Señales y circuitos en PSTN (Public Switched Telephone Network)
La red PSTN de CANTV (DIC. 2005)
Plano LDN (Larga Distancia Nacional)
La red de LDN esta estructurada en dos niveles jerárquicos: Región y Zona. Todas las centrales del plano LDN son digitales.
Plano Internacional
Concentra y distribuye el tráfico de Larga Distancia Internacional (LDI) y permite adicionalmente el tránsito entre Centrales Internacionales.
EQUIPO EN CENTRAL TELEFÓNICA
(Gp:) EQUIPO EN CENTRAL TELEFÓNICA
Señales y circuitos en PSTN (Public Switched Telephone Network)
TDM a IP
Arquitectura de la NGN
Modelado y caracterización del loop telefónico
.- Para calcular el alcance desde una central, se utiliza un cálculo resistivo.
.- Los elementos que alimentan el bucle de abonado se suelen especificar en ohmios.
.- El circuito de línea de una central soporta bucles entre 1200 a 1900 ohmios. (la suma de la resistencia del par más el teléfono).
.- Estos valores, junto con la tensión de alimentación de la central y su resistencia interna, nos dan un valor mínimo de corriente en el bucle que permite el funcionamiento del aparato telefónico.
Modelado y caracterización del loop telefónico
Redes de Acceso
Es el segmento de la red de telecomunicaciones que interconecta los equipos de los abonados con los equipos de borde de la red del proveedor de servicios.
Modelado y caracterización del loop telefónico
Redes de Acceso
El medio físico
El medio físico de transmisión de una red de acceso puede ser:
.- Par de cobre trenzado
.- Cable coaxial
.- Fibra óptica
.- Espacio libre (RF e IR)
Modelado y caracterización del loop telefónico
Redes de Acceso
El medio físico
Tipos de Redes de acceso
1.- Fijas 2.- Móviles
.- Red de telefonía tradicional (POTS) .- WiFi (IEEE 802.11)
.- Red de banda ancha (DSL) .- WiMax (IEEE 802.16)
.- Red de CATV (HFC) .- GSM
.- Red eléctrica (BPL) .- UMTS
.- Red de fibra óptica (P2P y GPON) .- HSPA
.- LTE
Modelado y caracterización del loop telefónico
Redes de Acceso
El medio físico
Redes de acceso fijas:
Redes previas a la NGN:
El Cable de pares de cobre: 1300 millones de hogares, en las áreas de oficinas el par telefónico a menudo es la única alternativa.
Redes CATV bidireccionales (siempre y cuando estén actualizadas): 12 millones, CATV se ha implantado sobre todo en zona residenciales.
Existe un mercado para accesos de alta velocidad, fundamentalmente motivado por Internet
Modelado y caracterización del loop telefónico
El objetivo de los nuevos sistemas es llegar a la mayor parte de los abonados dentro del Área de Servicio.
Area de Servicio: zona geográfica servida por una central de conmutación.
Justificación de los pares de cobre
Modelado y caracterización del loop telefónico
El medio físico que conecta el abonado a la Central Local se denomina "lazo ó bucle de abonado".
Cada "bucle" consta de un par trenzado (dos hilos de Cobre aislados trenzados).
El conjunto de todos los "bucles de abonado" se denomina colectivamente "bucle de acceso".
El " bucle de acceso" permite a cualquier usuario transmitir información tanto de datos como voz a otro abonado a través de una Central (ó Conmutador Local).
Lazo o bucle de abonado
Reúne ciertos requisitos mínimos de calidad y de longitud, tiene una respuesta en frecuencias que permite la transmisión de señales en una banda superior a 2 MHz (más de 500 veces de lo que hasta ahora se ha estado empleando).
Para aprovechar este potencial sólo hacían falta los equipos capaces de sacarle partido a ello. Es así que aparecen las tecnologías DSL (línea de abonado digital).
Modelado y caracterización del loop telefónico
Un par de conductores de cobre
El trenzado de los hilos conductores define la frecuencia que el cable es capaz de transmitir.
Su categoría, está designada según la norma EIA/TIA/568A .
Las tecnologías DSL requieren hasta 30 MHz.
Modelado y caracterización del loop telefónico
Categoría de los cables
(Gp:) menor la resistencia del par.
mejor la capacidad de transmisión de la red.
La atenuación de los conductores es también función de la frecuencia.
Calibre de los conductores
A mayor diámetro
Condición ideal de la línea
(Gp:) Como se puede observar, la atenuación frente a la transmisión de señales eléctricas que presenta un par de cobre, depende de la frecuencia a la que se esté transmitiendo, y de la longitud del bucle:
A mayor frecuencia, mayor atenuación de la señal transmitida.
A mayor longitud, mayor atenuación de la señal transmitida por el bucle.
Calibre de los conductores
C
A
L
I
B
R
E
S
(Gp:) La figura muestra los valores de la atenuación en un par de cobre de 0,405 mm (26 AWG) en función de la frecuencia y la longitud
(Gp:) En lo posible, se debe usar el mismo calibre en toda la red, porque cuando hay transición entre calibres, se crea una limitante: la pérdida de retorno
Los diámetros comunes son 0.4 mm en áreas urbanas y donde los ductos están congestionados, 0.50 mm y 0.65 mm en áreas suburbanas y rurales, y 0.9 mm en algunas aplicaciones militares.
Calibre de los conductores
C
A
L
I
B
R
E
S
(Gp:) Dispersión
Estudio del medio de transmisión
El hilo telefónico presenta diferentes problemas que la tecnología DSL debe afrontar:
(Gp:) Ancho de banda limitado en las centrales locales
(Gp:) Ruido
(Gp:) Diafonía (Croostalk)
(Gp:) Derivaciones y Bridge Tap
(Gp:) Atenuación en función de frecuencia
La mayoría de los pares de cobre que conectan las centrales locales de las compañías telefónicas con sus clientes fueron instaladas hace ya algunas décadas y no han sido sustituidas.
Los pares trenzados y no apantallados de sección (0.5 mm y 0.4 mm) hacen la función para la cual estaban inicialmente diseñados, llevar señales portadoras de voz.
Sus longitudes son limitadas debido a la atenuación por encima de los 4kHz. Se estima que el 95% de los usuarios están por debajo de los 2.9 km de distancia de la central.
Estudio del medio de transmisión
Las pérdidas que se producen por derivación del bucle de abonado, se debe a un residuo no retirado de una instalación anterior.
A menudo los técnicos de las compañías telefónicas, cuando conectan a un nuevo abonado, derivan de un par existente y dejan el resto del cable intacto y abierto para un uso probable en el futuro.
El problema básico es que esta línea queda sin adaptar y que se pueden producir reflexiones que interfieran el correcto funcionamiento de la red. En la industria telefónica a este problema se la llama bridge tap y debe solucionarse adaptando correctamente todas las terminaciones.
El hilo telefónico presenta diferentes problemas que la tecnología DSL debe afrontar:
(Gp:) Derivaciones y Bridge Tap
(Gp:) Atenuación en función de frecuencia
Estudio del medio de transmisión
El crosstalk (Interferencias cruzadas) es el principal limitador de la capacidad en las comunicaciones DSL : Existen 2 tipos:
Paradiafonía (NEXT) y Telediafonía (FEXT).
Paradiafonía, NEXT (Near end crosstalk): Interferencia que aparece en otro par al mismo extremo que la fuente de interferencia. Es bastante independiente de la longitud del cable, afecta a aquellos sistemas que transmiten a la vez en los dos sentidos (p.e., sistemas con cancelación de eco).
El hilo telefónico presenta diferentes problemas que la tecnología DSL debe afrontar:
(Gp:) Diafonía (Croostalk)
(Gp:) Derivaciones y Bridge Tap
(Gp:) Atenuación en función de frecuencia
Estudio del medio de transmisión
b) Telediafonía, FEXT (Far-end Crosstalk): Interferencia que aparece en otro par al extremo opuesto del cable de donde esta, la fuente de interferencia. Su nivel sufre la misma atenuación que la señal y depende de la distancia. A partir de cierta frecuencia FEXT domina a NEXT, fc(MHZ) = 2,5 / d(Km) – 0,45.
Si aparece el fenómeno NEXT, es mucho más importante que el FEXT. La solución es separar los dos sentidos de transmisión en tiempo o en frecuencia.
El hilo telefónico presenta diferentes problemas que la tecnología DSL debe afrontar:
(Gp:) Diafonía (Croostalk)
(Gp:) Derivaciones y Bridge Tap
(Gp:) Atenuación en función de frecuencia
.- Para evitar este efecto, en ADSL se suele emplear duplexado por división en frecuencia (FDD), ( bandas distintas en cada extremo para recepción y transmisión) o duplexado por división en el tiempo (TDD) ("ping pong", en donde la transmisión y recepción se alternan en el tiempo). Se requiere que todos los emisores y receptores de la red estén sincronizados.
Estudio del medio de transmisión
Ruido intrínseco: su origen está en el propio sistema de comunicación (introducido por el canal)
Clasificación: ruido térmico, ecos, reflexiones, atenuación y crosstalk.
También hay otros componentes presentes en la infraestructura del cableado como protectores de sobrecargas, filtros de radiofrecuencia o puentes.
b) Ruido extrínseco: su origen está fuera del sistema de comunicación.
Clasificación: se trata de ruido impulsivo generado por chispas eléctricas, vallas eléctricas, líneas de alta tensión, maquinaria, interruptores, luces fluorescentes y las interferencias de las emisoras de radio.
El hilo telefónico presenta diferentes problemas que la tecnología DSL debe afrontar:
(Gp:) Ruido
(Gp:) Diafonía (Croostalk)
(Gp:) Derivaciones y Bridge Tap
(Gp:) Atenuación en función de frecuencia
Estudio del medio de transmisión
Podemos también clasificar los ejemplos citados entre limitadores de la capacidad o del funcionamiento:
Limitadores de la capacidad: Ruido que cambia lentamente (ruido térmico, crosstalk).
Limitadores del funcionamiento: Ruido intermitente por naturaleza (impulsos o las interferencias radio). Es impredecible, por lo que obliga a dejar un margen de seguridad en el diseño.
En ADSL se utiliza el entrelazado (interleaved) y códigos adaptativos de línea para minimizar estos efectos.
El hilo telefónico presenta diferentes problemas que la tecnología DSL debe afrontar:
(Gp:) Ruido
(Gp:) Diafonía (Croostalk)
(Gp:) Derivaciones y Bridge Tap
(Gp:) Atenuación en función de frecuencia
Estudio del medio de transmisión
Ruido impulsivos: Es un tipo de señal temporal que puede ser de banda angosta o ancha y que se presenta aleatoriamente, puede ser generado por una variedad de dispositivos electrónicos y electromagnéticos. La amplitud de los impulsos puede ser de apenas unos cuantos milivolt y durar hasta cientos de miliseg.
Además de los efectos de ruido impulsivo, una línea telefónica presenta cambios de impedancia dependiendo de si el aparato telefónico está colgado o descolgado. Coexistencia con el servicio telefónico (ruido + aparato colgado o descolgado).
El hilo telefónico presenta diferentes problemas que la tecnología DSL debe afrontar:
(Gp:) Ruido
(Gp:) Diafonía (Croostalk)
(Gp:) Derivaciones y Bridge Tap
(Gp:) Atenuación en función de frecuencia
Estudio del medio de transmisión
Los bucles de abonado que presentan bobina de carga que limitan el ancho de banda al estrictamente necesario para telefonía, quedan totalmente descartados para aplicaciones de banda ancha.
El hilo telefónico presenta diferentes problemas que la tecnología DSL debe afrontar:
(Gp:) Ancho de banda limitado en las centrales locales
(Gp:) Ruido
(Gp:) Diafonía (Croostalk)
(Gp:) Derivaciones y Bridge Tap
(Gp:) Atenuación en función de frecuencia
Estudio del medio de transmisión
La dispersión de la señal es otro problema con las señales de altas frecuencias. Las características físicas de las líneas de transmisión son tales que las señales de frecuencias se propagan a velocidades diferentes.
Así pues los pulsos, que representan los datos y que están constituidos por muchas componentes de frecuencia, tienden a dispersarse a medida que se propagan a través de la línea, pudiéndose solapar el uno con el otro.
Este efecto es conocido como interferencia inter simbólica y limita la velocidad de transmisión máxima.
Al Igual que la atenuación, los efectos de la dispersión empeoran con la frecuencia y la longitud de la línea.
(Gp:) Dispersión
El hilo telefónico presenta diferentes problemas que la tecnología DSL debe afrontar:
(Gp:) Ancho de banda limitado en las centrales locales
(Gp:) Ruido
(Gp:) Diafonía (Croostalk)
(Gp:) Derivaciones y Bridge Tap
(Gp:) Atenuación en función de frecuencia
Bucle de abonado típico.
.- Irregularidades de la planta telefónica, como empalmes de distinto calibre y derivaciones sin terminar (bridge taps).
.- En estos casos, puede ser necesario compensar las discontinuidades de impedancias y reflexiones que se producen a lo largo del par.
Efectos de las diferentes fuentes de interferencia.
Señal de prueba al modem usuario
Averigua modulación optima
Derivación bucle de abonado
Interferencia de una emisora
.- El ruido causado por las emisoras de radio AM que se encuentran cerca y que transmiten por encima de los 530 kHz, la señal de una emisora AM afectaría a dos o tres bins, ya que tiene una anchura de 9 KHz.
Parámetros en el Par de Cobre para ofrecer servicios DSL
Con el fin de maximizar la calidad del enlace xDSL, es necesario que se midan las características físicas del par de cobre y evaluar su aplicabilidad a la tecnología DSL específico.
Algunos de los parámetros importantes se mencionan a continuación:
Continuidad, Impedancia (resistencia del loop, aislamiento y capacitancia)
Balance longitudinal de impedancias. Desequilibrio resistivo (normalmente 2% de resistencia del loop)
Pérdida de retorno, pérdidas por inserción.
NEXT (Near End CrossTalk).
Longitud del cable, detección de empalmes, bobinas de carga y presencia de agua.
Atenuación a 40, 120 ó 150 kHz@135Ohms, dependiendo de la aplicación.
Voltaje AC y DC inducido en la línea.
Corriente AC y DC en la línea.
Ruido de fondo, ruido impulsivo, relación señal a ruido, según la aplicación.
Medición de la velocidad máxima de transmisión del xDSL.
Medición de la tasa de error (BERT) del xDSL.
Interferencias externas
Atenuación por la distancia en el canal descendente en el bucle del abonado
.- Se supone que los dos dependen de la misma central y que sus bucles de abonado discurren por un mismo cable de distribución.
.- Evidentemente B no podrá optar a la misma calidad de servicio que A, ya que la mayor atenuación limitará el caudal máximo a valores inferiores.
.- Desde el punto de vista de la interferencia relativa de una señal con otra (para el tramo de cable en que ambas viajan juntas) la situación es simétrica.
Interferencias externas
Atenuación por la distancia en el canal ascendente en el bucle del abonado
(Gp:) 1
(Gp:) Km
(Gp:) 3
(Gp:) Km
(Gp:) 0
(Gp:) dB
(Gp:) –
(Gp:) 60
(Gp:) dB
(Gp:) Central
(Gp:) Telefónica
(Gp:) 0
(Gp:) dB
(Gp:) –
(Gp:) 40
(Gp:) dB
(Gp:) –
(Gp:) 20
(Gp:) dB
(Gp:) Competencia desigual
(Gp:) A
(Gp:) B
(Gp:) A
(Gp:) B
(Gp:) Atenuación
(Gp:) : 20
(Gp:) dB
(Gp:) /
(Gp:) Km
Esta asimetría entre lo que ocurre en el sentido descendente y ascendente es una de las razones técnicas que hacen que el canal ascendente tenga un menor caudal que el descendente.
Esto es una consecuencia de que la topología de la red no es simétrica, ya que en el sentido descendente hay un emisor común a todos los receptores, mientras que en el ascendente los emisores se encuentran dispersos en un rango de distancias muy amplio respecto al receptor.
.
A lo largo del cable
Sin Amp.
Sin Rep.
¿Qué son los servicios de líneas de abonado digitales, xDSL?
xDSL (X Suscriptor de Línea Digital) esta formado por un conjunto de tecnologías que proveen un gran ancho de banda sobre circuitos locales de cable de cobre, sin amplificadores ni repetidores de señal a lo largo de la ruta del cableado, entre la conexión del cliente y el primer nodo de la red. Son unas tecnologías de acceso punto a punto a través de la red pública, que permiten un flujo de información tanto simétrico como asimétrico y de alta velocidad sobre el bucle de abonado.
Sobre Circuitos locales (Cu)
Cliente
Primer Nodo de la Red
Proveen
gran AB
(Gp:) Tecnologías
(acceso P-P)
S/A
(Gp:) La simetría del tráfico
¿Por qué x…?
La "x" reemplaza a la letra que identifica la variación.
(Gp:) Variación entre la distancia y velocidad de la señal
Procesamiento sobre la señal
se distinguen por…
La familia xDSL
(Gp:) Limitaciones en la distancia alcanzada en la transmisión
Antes se utilizaba sólo 3 KHz del AB para transmitir voz
Características comunes:
(Gp:) Utilizan el cable de cobre telefónico
(Gp:) Utiliza Modulación para alcanzar altas velocidades de Tx.
(Gp:) Ofrece serv. Banda ancha sobre conexiones que no superen los 6 km.
Velocidad alcanzada
Calidad de las líneas
Distancia
Calibre del cable
. Esquema de modulación
La familia xDSL
Ventajas de las técnicas:
Soporta varios canales sobre un único par de cables
Dos para datos:
Bajada (Ds)
Subida (Us)
Uno para voz
(Gp:) En uno ó dos sentidos
(Gp:) Provee configuraciones Simétricas y Asimétricas
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