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>.