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quinta, 23 janeiro 2020 11:57

Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL) Destaque

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A linha de assinante digital assimétrica (Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL)) é um tipo de tecnologia de linha de assinante digital (DSL), uma tecnologia de comunicação de dados que permite uma transmissão de dados mais rápida através de linhas telefónicas de cobre do que um modem de banda de voz convencional pode fornecer. O ADSL difere da linha de assinante digital simétrica menos comum (SDSL). No ADSL, a largura de banda e a taxa de bits são assimétricas, o que significa maior em relação às instalações do cliente (a jusante) do que o inverso (a montante). Os fornecedores geralmente comercializam o ADSL como um serviço para os consumidores, para acesso à Internet, principalmente para baixar conteúdo da Internet, mas não veiculam conteúdo acessado por outros.

Visão geral

O ADSL funciona pelo espectro acima da banda usada pelas chamadas telefónicas de voz. Com um filtro DSL, geralmente chamado de divisor, as faixas de frequência são isoladas, permitindo que uma única linha telefónica seja usada para o serviço ADSL e para as chamadas telefónicas ao mesmo tempo. O ADSL geralmente é instalado apenas para distâncias curtas da central telefónica (a última milha), geralmente inferior a 4 km (2 milhas), mas sabe-se que excede 8 km (5 milhas), se o medidor de fio originalmente estabelecido permitir para uma maior distribuição.

Na central telefónica, a linha geralmente termina num multiplexador de acesso à linha de assinante digital (DSLAM), onde outro divisor de frequência separa o sinal da banda de voz da rede telefónica convencional. Os dados transportados pelo ADSL geralmente são roteados pela rede de dados da companhia telefónica e, eventualmente, atingem uma rede de protocolo da Internet convencional.

Existem razões técnicas e de marketing pelas quais o ADSL é, em muitos lugares, o tipo mais comum oferecido aos utilizadores domésticos. No lado técnico, é provável que haja mais diafonia de outros circuitos na extremidade do DSLAM (onde os fios de muitos circuitos locais estão próximos um do outro) do que nas instalações do cliente. Assim, o sinal de upload é mais fraco na parte mais ruidosa do loop local, enquanto o sinal de download é mais forte na parte mais ruidosa do loop local. Portanto, faz sentido técnico que o DSLAM transmita numa taxa de bits mais alta do que o modem do cliente. Como o utilizador doméstico típico, de facto, prefere uma velocidade de download mais alta, as empresas de telefonia optaram por tornar uma virtude desnecessária, daí o ADSL.

As razões de marketing para uma conexão assimétrica são que, em primeiro lugar, a maioria dos utilizadores do tráfego da Internet exigirá menos dados a serem enviados do que baixados. Por exemplo, na navegação normal na Web, o utilizador acessa vários sites e precisa fazer o download dos dados que compõem as páginas do site, imagens, texto, arquivos de som etc., mas apenas carrega uma pequena quantidade de dados, pois os únicos dados carregados são aqueles usados ​​com a finalidade de verificar o recebimento dos dados baixados ou de quaisquer dados inseridos pelo utilizador em formulários etc. Isso fornece uma justificativa para os provedores de serviços de Internet oferecerem um serviço mais caro destinado a utilizadores comerciais quem hospeda sites e, portanto, precisa de um serviço que permita o upload de tantos dados quanto baixados. Os aplicativos de partilha de arquivos são uma excepção óbvia a essa situação. Em segundo lugar, os provedores de serviços de Internet, que procuram evitar sobrecarregar suas conexões de backbone, tradicionalmente tentam limitar usos, como a partilha de arquivos, que geram muitos uploads.

Operação

 

Actualmente, a maioria das comunicações ADSL é full-duplex. A comunicação ADSL full-duplex geralmente é obtida em um par de fios por duplex de divisão de frequência (FDD), duplex de cancelamento de eco (ECD) ou duplex de divisão de tempo (TDD). O FDD usa duas bandas de frequência separadas, chamadas bandas upstream e downstream. A banda upstream é usada para comunicação do utilizador final com o escritório central do telefone. A banda a jusante é usada para comunicação do escritório central com o utilizador final.


 
Plano de frequência para o ADSL Anexo A. A área vermelha é a faixa de frequência usada pela telefonia vocal normal (PSTN), as áreas verde (a montante) e azul (a jusante) são usadas para ADSL.

Com o ADSL sobre POTS geralmente implantado (Anexo A), a banda de 26.075 kHz a 137.825 kHz é usada para comunicação upstream, enquanto 138–1104 kHz é usada para comunicação downstream. Sob o esquema DMT usual, cada um deles é dividido em canais de frequência menores de 4,3125 kHz. Esses canais de frequência são chamados de caixas. Durante o treino inicial para optimizar a qualidade e a velocidade da transmissão, o modem ADSL testa cada uma das caixas para determinar a relação sinal / ruído na frequência de cada caixa. A distância da central telefónica, as características dos cabos, a interferência das estações de rádio AM e a interferência local e o ruído eléctrico no local do modem podem afectar adversamente a relação sinal / ruído em determinadas frequências. Os compartimentos para frequências que exibem uma relação sinal / ruído reduzida serão usados ​​a uma taxa de transferência mais baixa ou nenhum; isso reduz a capacidade máxima do link, mas permite que o modem mantenha uma conexão adequada. O modem DSL fará um plano de como explorar cada um dos compartimentos, às vezes denominado alocação de "bits por compartimento". Os compartimentos que possuem uma boa relação sinal-ruído (SNR) serão escolhidos para transmitir sinais escolhidos entre um número maior de possíveis valores codificados (esse intervalo de possibilidades equivale a mais bits de dados enviados) em cada ciclo de clock principal. O número de possibilidades não deve ser tão grande que o receptor possa decodificar incorretamente qual foi o objetivo na presença de ruído. Os silos barulhentos podem ser necessários apenas para transportar apenas dois bits, uma escolha entre apenas um dos quatro padrões possíveis ou apenas um bit por bin no caso do ADSL2 +, e os silos muito barulhentos não são usados. Se o padrão de ruído versus frequências ouvidas nos compartimentos mudar, o modem DSL poderá alterar as alocações de bits por compartimento, em um processo chamado "bitswap", em que os compartimentos que se tornaram mais barulhentos são necessários apenas para transportar menos bits e outros os canais serão escolhidos para receber uma carga maior.

A capacidade de transferência de dados que o modem DSL reporta, portanto, é determinada pelo total de alocações de bits por compartimento de todos os compartimentos combinados. Razões sinal-ruído mais altas e mais bandejas sendo usadas fornecem uma capacidade total de link mais alta, enquanto taxas mais baixas sinal-ruído ou menos bandejas sendo usadas oferecem uma capacidade de link baixa. A capacidade máxima total derivada da soma dos bits por compartimento é relatada pelos modems DSL e às vezes é denominada taxa de sincronização. Isso sempre será bastante enganador: a verdadeira capacidade máxima de link para a taxa de transferência de dados do usuário será significativamente menor porque dados extras são transmitidos denominados overhead de protocolo, sendo comuns números reduzidos para conexões PPPoA de cerca de 84 a 87%. Além disso, alguns ISPs terão políticas de tráfego que limitam ainda mais as taxas de transferência máximas nas redes além da troca, e o congestionamento de tráfego na Internet, o carregamento intenso de servidores e a lentidão ou ineficiência nos computadores dos clientes podem contribuir para reduções abaixo do valor máximo atingível. . Quando um ponto de acesso sem fio é usado, a qualidade do sinal sem fio baixa ou instável também pode causar redução ou flutuação da velocidade real.

No modo de taxa fixa, a taxa de sincronização é predefinida pelo operador e o modem DSL escolhe uma alocação de bits por compartimento que gera uma taxa de erro aproximadamente igual em cada compartimento. No modo de taxa variável, os bits por compartimento são escolhidos para maximizar a taxa de sincronização, sujeitos a um risco de erro tolerável. Essas opções podem ser conservadoras, onde o modem escolhe alocar menos bits por compartimento do que poderia, uma opção que possibilita uma conexão mais lenta ou menos conservadora na qual mais bits por compartimento são escolhidos; nesse caso, há um risco maior caso de erro, as futuras relações sinal / ruído se deteriorem até o ponto em que as alocações de bits por bandeja escolhidas são muito altas para lidar com o maior ruído presente. Esse conservadorismo, envolvendo a escolha de usar menos bits por compartimento como protecção contra futuros aumentos de ruído, é relatado como a margem da relação sinal / ruído ou a margem SNR.

A central telefónica pode indicar uma margem SNR sugerida para o modem DSL do cliente quando ele se conectar inicialmente, e o modem pode fazer seu plano de alocação de bits por bandeja de acordo. Uma margem SNR alta significará uma taxa de transferência máxima reduzida, mas maior confiabilidade e estabilidade da conexão. Uma margem SNR baixa significará altas velocidades, desde que o nível de ruído não aumente muito; caso contrário, a conexão terá que ser descartada e renegociada (ressincronizada). O ADSL2 + pode acomodar melhor essas circunstâncias, oferecendo um recurso denominado SRA (Seamless Rate Adaptation), que pode acomodar alterações na capacidade total do link com menos interrupções nas comunicações.


 
Espectro de frequências do modem na linha ADSL

Os fornecedores podem suportar o uso de frequências mais altas como uma extensão proprietária do padrão. No entanto, isso requer a correspondência do equipamento fornecido pelo fornecedor nas duas extremidades da linha e provavelmente resultará em problemas de diafonia que afectam outras linhas no mesmo pacote.

Existe uma relação directa entre o número de canais disponíveis e a capacidade de transferência da conexão ADSL. A capacidade exacta de dados por canal depende do método de modulação usado.

O ADSL existia inicialmente em duas versões (semelhante ao VDSL), a saber, CAP e DMT. O CAP era o padrão de fato para implantações ADSL até 1996, implantadas em 90% das instalações ADSL na época. No entanto, o DMT foi escolhido para os primeiros padrões ADSL da ITU-T, G.992.1 e G.992.2 (também denominados G.dmt e G.lite, respectivamente). Portanto, todas as instalações modernas do ADSL são baseadas no esquema de modulação DMT.

Intercalação e caminho rápido

Os SPs (mas os utilizadores raramente, além da Austrália, onde é o padrão) têm a opção de usar intercalação de pacotes para combater os efeitos do ruído estourado na linha telefónica. Uma linha intercalada tem uma profundidade, geralmente de 8 a 64, que descreve quantas palavras de código de Reed-Solomon são acumuladas antes de serem enviadas. Como todos eles podem ser enviados juntos, seus códigos de correcção de erro de encaminhamento podem se tornar mais resilientes. A intercalação adiciona latência, pois todos os pacotes precisam ser reunidos primeiro (ou substituídos por pacotes vazios) e, é claro, levam tempo para serem transmitidos. A intercalação de 8 quadros adiciona 5 ms de ida e volta, enquanto 64 intercalações profundas adicionam 25 ms. Outras profundidades possíveis são 16 e 32.

As conexões "caminho rápido" têm uma profundidade de intercalação de 1, ou seja, um pacote é enviado por vez. Isso tem uma latência baixa, geralmente em torno de 10 ms (a intercalação aumenta, não é maior que a intercalada), mas é extremamente propensa a erros, pois qualquer explosão de ruído pode remover o pacote inteiro e exigir que seja retransmitida. . Tal explosão em um grande pacote intercalado apenas apaga parte do pacote, ela pode ser recuperada das informações de correcção de erros no restante do pacote. Uma conexão "caminho rápido" resultará em latência extremamente alta em uma linha ruim, pois cada pacote terá várias tentativas.

Problemas de instalação

A implantação de ADSL em uma linha telefónica antiga simples de serviço telefónico antigo (POTS) apresenta alguns problemas porque o DSL está dentro de uma faixa de frequência que pode interagir desfavoravelmente com o equipamento existente conectado à linha. Portanto, é necessário instalar filtros de frequência apropriados nas instalações do cliente para evitar interferências entre o DSL, os serviços de voz e quaisquer outras conexões com a linha (por exemplo, alarmes contra invasores). Isso é desejável para o serviço de voz e essencial para uma conexão ADSL confiável.

Nos primeiros dias da DSL, a instalação exigia a visita de um técnico às instalações. Um divisor ou microfiltro foi instalado próximo ao ponto de demarcação, a partir do qual uma linha de dados dedicada foi instalada. Dessa forma, o sinal DSL é separado o mais próximo possível do escritório central e não é atenuado dentro das instalações do cliente. No entanto, esse procedimento foi dispendioso e também causou problemas com os clientes reclamando que precisavam esperar pelo técnico para executar a instalação. Portanto, muitos fornecedores de DSL começaram a oferecer uma opção de "auto-instalação", na qual o fornecedor fornecia equipamentos e instruções ao cliente. Em vez de separar o sinal DSL no ponto de demarcação, o sinal DSL é filtrado em cada tomada de telefone, usando um filtro passa-baixo para voz e um filtro passa-alto para dados, geralmente incluídos no que é conhecido como microfiltro. Este microfiltro pode ser conectado por um usuário final a qualquer tomada de telefone: não requer religação nas instalações do cliente.

Geralmente, os microfiltros são apenas filtros passa-baixo; portanto, além deles, apenas as baixas frequências (sinais de voz) podem passar. Na secção de dados, um microfiltro não é usado porque os dispositivos digitais destinados a extrair dados do sinal DSL filtram, eles próprios, as baixas frequências. Os dispositivos de telefone de voz captam todo o espectro para que altas frequências, incluindo o sinal ADSL, sejam "ouvidas" como ruído nos terminais telefónicos e afectarão e degradarão o serviço em fax, dataphones e modems. Do ponto de vista dos dispositivos DSL, qualquer aceitação de seu sinal pelos dispositivos POTS significa que há uma degradação do sinal DSL para os dispositivos, e essa é a razão central pela qual esses filtros são necessários.

Um efeito colateral da mudança para o modelo de auto-instalação é que o sinal DSL pode ser degradado, especialmente se mais de 5 dispositivos de banda de voz (ou seja, do tipo telefone POTS) estiverem conectados à linha. Uma vez que uma linha tenha o DSL ativado, o sinal DSL estará presente em toda a fiação telefónica do edifício, causando atenuação e eco. Uma maneira de contornar isso é voltar ao modelo original e instalar um filtro a montante de todas as tomadas telefónicas do prédio, excepto a tomada à qual o modem DSL será conectado. Como isso requer mudanças na fiação do cliente e pode não funcionar em algumas ligações telefónicas domésticas, isso raramente é feito. Geralmente é muito mais fácil instalar filtros em cada tomada telefónica em uso.

Os sinais DSL podem ser degradados por linhas telefónicas antigas, protectores contra surtos de tensão, microfiltros mal projectados, ruído repetitivo de impulso eléctrico e cabos de extensão telefónicos longos. Os cabos de extensão telefónica geralmente são fabricados com condutores de cobre de bitola múltipla e cordões que não mantêm uma torção de par com redução de ruído. Esse cabo é mais susceptível à interferência electromagnética e possui mais atenuação do que os fios de cobre de par trançado sólido normalmente conectados às tomadas telefónicas. Esses efeitos são especialmente significativos quando a linha telefónica do cliente fica a mais de 4 km do DSLAM na central telefónica, o que faz com que os níveis de sinal sejam mais baixos em relação a qualquer ruído e atenuação local. Isso terá o efeito de reduzir velocidades ou causar falhas na conexão.

Protocolos de transporte

O ADSL define três camadas "convergência de transmissão específica de protocolo de transmissão (TPS-TC)":

 

  • Módulo de Transporte Síncrono (STM), que permite a transmissão de quadros da Hierarquia Digital Síncrona (SDH)
  • Modo de transferência assíncrona (ATM)
  • Modo de transferência de pacotes (começando com ADSL2, veja abaixo)

Na instalação doméstica, o protocolo de transporte predominante é o ATM. Além do ATM, existem várias possibilidades de camadas adicionais de protocolos (duas delas são abreviadas de uma maneira simplificada como "PPPoA" ou "PPPoE"), com o importante TCP / IP nas camadas 4 e 3, respectivamente. Modelo OSI que fornece a conexão à Internet.

ADSL standards


 
Plano de frequência para padrões e anexos ADSL comuns.
 
Version Standard name Common name Downstream rate Upstream rate Approved in
ADSL ANSI T1.413-1998 Issue 2 ADSL 8.0 Mbit/s 1.0 Mbit/s 1998
ITU G.992.2 ADSL Lite (G.lite) 1.5 Mbit/s 0.5 Mbit/s 1999-07
ITU G.992.1 ADSL (G.dmt) 8.0 Mbit/s 1.3 Mbit/s 1999-07
ITU G.992.1 Annex A ADSL over POTS 12.0 Mbit/s 1.3 Mbit/s 2001
ITU G.992.1 Annex B ADSL over ISDN 12.0 Mbit/s 1.8 Mbit/s 2005
ADSL2 ITU G.992.3 Annex L RE-ADSL2 5.0 Mbit/s 0.8 Mbit/s 2002-07
ITU G.992.3 ADSL2 12.0 Mbit/s 1.3 Mbit/s 2002-07
ITU G.992.3 Annex J ADSL2 12.0 Mbit/s 3.5 Mbit/s 2002-07
ITU G.992.4 Splitterless ADSL2 1.5 Mbit/s 0.5 Mbit/s 2002-07
ADSL2+ ITU G.992.5 ADSL2+ 24.0 Mbit/s 1.4 Mbit/s 2003-05
ITU G.992.5 Annex M ADSL2+M 24.0 Mbit/s 3.3 Mbit/s 2008

Download speed (ADSL 2+)

A velocidade máxima teórica de download alcançável pelo ADSL 2+ depende da distância do modem do usuário ao DSLAM.

 
Distance

(from DSLAM)

Download Speed

(Megabits per second)

Download Speed

(Megabytes per second)

Download Time Example

(9.3MB MP3 file)

0.3 km (approx 0.19 miles) 24.0 Mbit/s 3.0 MB/sec ~3.0 seconds
0.6 km (approx 0.37 miles) 24.0 Mbit/s 3.0 MB/sec ~3.0 seconds
0.9 km (approx 0.56 miles) 23.0 Mbit/s 2.88 MB/sec ~3.2 seconds
1.2 km (approx 0.75 miles) 22.0 Mbit/s 2.75 MB/sec ~3.4 seconds
1.5 km (approx 0.93 miles) 21.0 Mbit/s 2.63 MB/sec ~3.5 seconds
1.8 km (approx 1.12 miles) 19.0 Mbit/s 2.38 MB/sec ~3.9 seconds
2.1 km (approx 1.3 miles) 16.0 Mbit/s 2.0 MB/sec 4.7 seconds
3.0 km (approx 1.86 miles) 8.0 Mbit/s 1.0 MB/sec 9.3 seconds
4.5 km (approx 2.80 miles) 3.0 Mbit/s 0.38 MB/sec (384 KB/sec) ~24.5 seconds
5.2 km (approx 3.23 miles) 1.5 Mbit/s 0.19 MB/sec (192 KB/sec) ~49 seconds

Notes

  • Megabits por segundo é geralmente a medida que a maioria dos ISPs usa ao anunciar a velocidade da linha.
  • Megabytes por segundo dão uma idéia mais clara da velocidade em relação aos arquivos, já que os arquivos mais comuns baixados (como documentos, fotos e arquivos de música) geralmente são exibidos em termos de tamanho de MB, e não de Megabit. Observe que para esta coluna "1 Megabyte" é considerado "1.024 KB" e não "1.000 KB".
  • Exemplos de tempo de download demonstra quanto tempo levaria para baixar um arquivo MP3 de tamanho individual de 9,3 MB (4 minutos, codificado em 320kbit / s). Esses tempos pressupõem que uma linha opera nas velocidades mostradas o tempo todo. Na vida real, as velocidades geralmente variam ao longo do dia e nos casos em que uma linha de banda larga é compartilhada entre vários dispositivos diferentes (por exemplo, um roteador sem fio com vários dispositivos conectados a ela). O símbolo "~" significa "aproximadamente".

 

Referências

  • ^ ANSI T1.413-1998 "Network and Customer Installation Interfaces – Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL) Metallic Interface." (American National Standards Institute 1998)
  • ^ Data and Computer Communications, William Stallings, ISBN 0-13-243310-9, ISBN 978-0-13-243310-5
  • Jump up to:a b Troiani, Fabio (1999). "Thesis in Electronics Engineering (DU) on ADSL system with DMT modulation in respect of the Standard ANSI T1.413". DSL Knowledge Center. Retrieved 2014-03-06.
  • ^ "How to optimise your gaming performance".
  • ^ "Recommendation ITU-T G.992.3 - Asymmetric digital subscriber line transceivers 2 (ADSL2)". SERIES G: TRANSMISSION SYSTEMS AND MEDIA, DIGITAL SYSTEMS AND NETWORKS Digital sections and digital line system – Access networks. Telecommunication standardization sector of ITU. April 2009. Retrieved 11 April 2012.
Ler 83 vezes Modificado em sexta, 24 janeiro 2020 20:02

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