Modulación en DSL
Los módem DSL son los encargados de aplicar los esquemas de modulación.
Las técnicas de modulación más utilizadas en las diferentes tecnologías DSL son las siguientes:
2B1Q (2Bit 1 Quaternary)
CAP (Carrierless Phase/Amplitud Modulation). Modulación de fase y amplitud con supresión de portadora.
DTM (Discrete Multitone). Modulación multitonos discretos.
Modulación en DSL
1.- 2B1Q (2 Bit, 1 Quaternary)
La modulación 2B1Q, es un tipo de codificación de línea, en la cual, pares de bits binarios son codificados de 1 a 4 niveles para la transmisión (por tanto 2 binarios/1 cuaternario).
Es un tipo de codificación de capa física que se utiliza con tecnologías ISDN o RDSI (Red Digital de Servicios Integrados)
A nivel de tecnologías DSL, 2B1Q se utiliza en tecnologías IDSL y algunas variantes de HDSL.
(Gp:) 2B1Q
(RDSI)
2 bits/símb.
(Gp:) 2,64 V
(Gp:) 0,88 V
(Gp:) -0,88 V
(Gp:) -2,64 V
(Gp:) 00
(Gp:) 01
(Gp:) 10
(Gp:) 11
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2.- CAP (Carrierless Amplitude Phase Modulation). Modulación en Amplitud y Fase sin portadora.
Propiedad de Globespan Semiconductor.
Esta técnica define la forma como se transmiten los bits entre los módem del abonado y la oficina central (ATU-R y ATU-C).
La modulación CAP, es el primer sistema empleado en xDSL, sencillo y de bajo coste en principio, pero de menor rendimiento que DMT.
Aunque la modulación es Carrierless (sin portadora), se impone una portadora por la banda transmisora, formando un filtro.
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2.- CAP (Carrierless Amplitude Phase Modulation)
La Modulación CAP está basada en Modulación QAM (Modulación de Amplitud en Cuadratura), de hecho también se le llama Modulación QAM sin portadora.
El receptor de QAM necesita una señal de entrada que tenga la misma relación entre espectro y fase que la señal transmitida. Las líneas telefónicas instaladas no garantizan esta calidad en la recepción, así pues, una implementación QAM para el uso de xDSL tiene que incluir equalizadores adaptativos que puedan medir las características de la línea y compensar la distorsión introducida por el par trenzado.
CAP divide la señal modulada en segmentos que después almacena en memoria. La señal portadora se suprime, ya que no aporta ninguna información. La onda transmitida es la generada al pasar cada uno de estos segmentos por dos filtros digitales transversales con igual amplitud, pero con una diferencia de fase de 90º.
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2.- CAP (Carrierless Amplitude Phase Modulation)
En recepción se reensamblan los segmentos y la portadora, volviendo a obtener la señal modulada.
CAP más eficiente que QAM en implementaciones digitales.
Presenta el gran inconveniente de no estar estandarizado por ningún organismo oficial (ni europeo, ETSI, ni americano ANSI, IEEE).
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2.- CAP (Carrierless Amplitude Phase Modulation)
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2.- CAP (Carrierless Amplitude Phase Modulation)
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3.- DMT (Discrete Multitone Modulation)
Esta técnica de modulación está reconocida por organismos de estandarización tales como: ANSI, ETSI e ITU.
Para ADSL ANSI ha establecido la norma T1.413.
Es un código de línea que divide el ancho de banda disponible en unidades más pequeñas denominadas subportadoras. Estas bandas individuales son probadas para determinar si pueden ser utilizadas para transmitir información y la capacidad de información que pueden transmitir.
DMT divide la frecuencia disponible en 256 subcanales (para tecnología ADSL), cada uno separado 4.3125 Khz y con un ancho de banda de 4 Khz por cada subportadora.
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3.- DMT (Discrete Multitone Modulation)
El reparto del flujo de datos en cada subportadora se hace en función de la relación señal ruido en cada una de ellas. A mayor valor, mayor cantidad de bits se podrán transmitir.
La estimación de la relación Señal/Ruido se hace cuando se establece el enlace entre los módem ATU-C y ATU-R, por medio de una secuencia de entrenamiento predefinida.
Para eliminar el problema del ruido, se transportan más datos en las frecuencias inferiores y menos datos en las superiores. A mayor frecuencia mayor atenuación.
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3.- DMT (Discrete Multitone Modulation)
Modulación en DSL
3.- DMT (Discrete Multitone Modulation)
El algoritmo de modulación se basa en una IFFT en el lado del modulador y una FFT en el otro lado del bucle, estas operaciones se pueden realizar fácilmente por que el núcleo del módem contiene un DSP.
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3.- DMT (Discrete Multitone Modulation)
Existen dos modalidades dentro del ADSL con modulación DMT: FDM y Cancelación de Ecos (que sirven para garantizar la operación full duplex).
FDM : en esta técnica, los espectros de las señales ascendente y descendente se separan, lo que simplifica el diseño de los módems, aunque reduce la capacidad de transmisión en sentido descendente comparado con la técnica por cancelación de ecos. Esta técnica por el hecho de separar las bandas ascendente y descendente de datos ya constituye un método para controlar el eco.
Cancelación de Ecos: esta técnica permite el solapamiento de las bandas de bajada y de subida, mejorando así el rendimiento del canal de bajada, ya que permite el uso de subcanales de menor atenuación para ser utilizados para el transporte de bajada.
El eco se produce cuando una parte de la señal se refleja y vuelve al emisor (incompatibilidad de impedancias). Los canceladores de eco restan electrónicamente la señal enviada de la recibida y de esta forma distinguen los rebotes de las señales que en efecto vengan de otros sistemas.
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3.- DMT (Discrete Multitone Modulation)
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3.- DMT (Discrete Multitone Modulation) FDM
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3.- DMT (Discrete Multitone Modulation). Cancelación de Ecos.
Efecto del ruido en un bucle
Calibre: 0.4 mm
Distancia 2600 m Vupstream= 0.9 Kbps Vdownstream=2 Mbps
La presencia de ruido externo provoca una reducción de la relación S/N
Reducción en la tasa total que se puede transmitir entre los modem ATU-R y ATU-C
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3.- DMT (Discrete Multitone Modulation)
Existe una variante de DMT, denominada DWMT (Discrete Wavelet Multi-Tone) que es algo más compleja pero ofrece aún mayor rendimiento al crear mayor aislamiento entre los 256 subcanales, mediante el uso de transformadas Wavelet (algoritmo para descomponer una señal en elementos más simples).
La transformada Wavelet produce armónicos de energía más bajo, lo cual hace de esto una tarea más simple para detectar la señal decodificada en la recepción.
Esta variante podría ser el protocolo estándar para transmisiones ADSL a larga distancia y donde existan entornos con un alto nivel de interferencias.
Transporte ADSL
2
1
(Gp:) ATU-R
(Gp:) ATU-C
Los bits a transmitir se organizan en tramas ADSL.
Las tramas ADSL se envían en un conjunto de tramas y según las normas de ADSL, a este arreglo de tramas, se le denomina Supertrama.
bitss
tramas
Estructura General de una Supertrama
(Gp:) Trama
0
(Gp:) Trama
1
(Gp:) Trama
2
(Gp:) Trama
34
(Gp:) Trama
35
(Gp:)
Trama
65
(Gp:) Trama
66
(Gp:) Synch
67
(Gp:) Una supertrama ADSL cada 17 ms
Transporte de control de errores CRC (Código de Redundancia Cíclica) e ib's
Transportan otros bits indicadores (ib)
(Gp:) Una trama ADSL cada 250 µs
Datos fast protegidos por FEC (Forward Error Control)
Sensibles al retardo y tolerantes al ruido
Fast byte contiene CRC
Datos interleaved
Menos vulnerables al ruido
Mayor procesamiento y latencia
Las tramas se encuentran mezcladas y su tamaño varía según la velocidad de la línea.
(Gp:) Contenido de buffer datos "fast"
(Gp:) FEC
(Gp:) Contenido de buffer datos "interleaved"
(Gp:) Fast byte
(CRC)
Estructura General de una Supertrama
Se encuentra dividida en una secuencia de 68 tramas ADSL.
Tramas con funciones especiales:
0 y 1: contienen información de control de errores CRC (Código de redundancia cíclica) y bits indicadores (ib) que se utilizan para gestionar el enlace.
34 y 35: transportan otros bits indicadores (ib)
La última trama (67) denominada Synch contiene información de sincronismo. No contiene ninguna información de usuario.
Estructura General de una Supertrama
Se envía una supertrama cada 17 ms
En el interior de la supertrama están las tramas ADSL.
Cada trama ADSL tiene una duración de 250 µs.
Trama ADSL y la corrección ADSL
Trama ADSL compuesta por dos partes:
Datos Fast
Datos Interleaved
Datos Fast: son los que se consideran sensibles al retardo y tolerantes al ruido (audio y video), en este caso ADSL intenta mantener la latencia al mínimo.
Un byte denominado fast byte precede esta sección y contiene el CRC (código de redundancia cíclica) y los bits indicadores (ib) donde es necesario.
Un campo FEC (Forward Error Correction) se encuentra al final de los datos en un intento por corregir los errores de los datos fast.
Estructura General de una Supertrama
Datos Interleaved: en esta sección los datos son empaquetados para ser resistentes al ruido, esto se logra por medio del intercalado de los bits.
Este proceso requiere mayor procesamiento y mayor latencia.
Uso: aplicaciones de datos tales como acceso a internet de alta velocidad.
Estructura General de una Supertrama
Las tramas ADSL pueden variar, no existen longitudes de tramas absolutas, debido a que la velocidad de la línea ADSL puede variar y además es asimétrica.
El tamaño de los buffer queda determinado por la velocidad y la estructura de los canales portadores cuando se realiza la configuración por primera vez.
Nada impide que se reconfiguren los tamaños de los buffer durante la operación del enlace ADSL, pero esta característica no esta actualmente contemplada en las especificaciones ADSL.
Modelos propuestos para prestación del servicio de ADSL
Red de
Usuario
ATU-R
DSLAM
Red de Banda ancha:
Nivel 2: ATM/Frame Relay
Nivel 3: IP
Servicios de Banda Ancha
(Video, Audio, Internet)
(Gp:) STM(TDM)
(Gp:) 1°
(Gp:) Paquetes (sobre trama PPP ó Frame Relay
(Gp:) 2°
(Gp:) STM(TDM)
(Gp:) ATM
(Gp:) 3°
(Gp:) Paquetes
(Gp:) ATM
(Gp:) Paquetes
(Gp:) 5°
(Gp:) 4°
(Gp:) Paquetes
(Gp:) ATM
(Gp:) ATM (Extremo a Extremo)
(Gp:) 6°
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