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© 2011 Teleco VDSL e VDLS2: A Evolução dos Padrões xDSL

Este tutorial apresenta as tecnologias VDSL e VDSL2 (Very-High-Data-Rate Digital Subscriber Line), desenvolvidas para prover acessode dados banda larga a assinantes residenciais ou escritórios através da rede de pares de fios telefônicos. Esta tecnologia é utilizada atualmente pela GVT para a oferta de serviços de banda larga, batizado de Power, com taxas de bit de 35 e50 Mbit/s.

Huber Bernal Filho Engenheiro de Teleco (MAUÁ 79), tendo atuado nas áreas de Redes de Dados e Multisserviços, Sistemas Celulares e Sistemas deSupervisão e Controle. Ocupou posições de liderança na Pegasus Telecom (Gerente - Planejamento de Redes), na Compaq (Consultor - Sistemas Antifraude) ena Atech (Coordenador - Projeto Sivam). Atuou também na área de Sistemas de Supervisão e Controle como coordenador de projetosem empresas líderes desse mercado. Tem vasta experiência internacional, tendo trabalhado em projetos de Teleco nos EUA e de Sistemas de Supervisão e Controle naSuécia. Atualmente dedica-se à Teleco e à prestação de serviços de consultoria em telecomunicações. Email: [email protected]

Categoria: Banda Larga

Nível: Introdutório Enfoque: Técnico

Duração: 20 minutos Publicado em: 10/08/2009

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O uso da tecnologia ADSL para prover serviços de acesso Banda Larga à Internet tem se difundido bastante, tanto no Brasil como norestante do mundo, para taxas de bits de até 2 Mbit/s (veja mais detalhes no tutorial ADSL (Speedy, Velox, Turbo)). A experiência adquirida no uso do ADSL levou ao desenvolvimento do conjunto de padrões ADSL2 e ADSL2+, que permitem alcançartaxas de bits superiores a 10 Mbit/s, com novas funcionalidades e interface mais amigável para o usuário final. Essa tecnologia tambémjá está presente no Brasil, no serviços de acesso a Internet de Banda Larga (veja mais detalhes no tutorial ADSL2 e ADLS2+: Os NovosPadrões do ADSL). A evolução da tecnologia xDSL levou ao desenvolvimento do conjunto de padrões VDSL e VDSL2, que permitem alcançar taxas de bitsde até 100 Mbit/s em acesso de curto alcance, com uma nova arquitetura de rede de acesso e novas tecnologias de modulação.Recentemente foi introduzida também a tecnologia no Brasil, para a oferta de serviços de banda larga com taxas de até 50 Mbit/s. O objetivo deste tutorial é descrever esses novos padrões e destacar os avanços implementados nessas tecnologias. Uso Típico A aplicação típica da tecnologia ADSL para prover serviços de acesso Banda Larga a internet é apresentada na figura a seguir.

Figura 1: Aplicação típica da tecnologia ADSL para acesso Banda Larga. A rede ADSL apresenta basicamente os seguintes componentes:

Modem ADSL: é o equipamento instalado na residência ou escritório do usuário para conexão com um PC ou com uma redelocal. Atualmente, dependendo da taxa de bits contratada, o modem já pode ser compatível com as tecnologias ADSL2 eADSL2+;Divisores de potência: são os divisores de potência e filtros colocados na residência do usuário e na Estação Telefônica, e quepermitem a separação do sinal de voz da chamada telefônica do tráfego de dados ADSL;DSLAM: é o multiplexador de acesso DSL cuja função é concentrar o tráfego de dados das várias linhas telefônicas commodem DSL e conectá-lo com a rede de dados. Da mesma forma que nos modens, dependendo da taxa de bits contratada, aporta utilizada no DSLAM já pode ser compatível com as tecnologias ADSL2 e ADSL2+;Rede de dados: A rede de dados a que se conecta o DSLAM poderá ser a rede do provedor de conexão a Internet ou qualqueroutro tipo de rede de dados.

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ADSL Embora o DSL de alta taxa de bit (High-bit-rate DSL – HDSL) estivesse ainda em fase protótipo, a Universidade de Stanford e o Bell Labsda AT&T desenvolveram a tecnologia DSL assimétrico (ADSL) do conceito até o protótipo (1990-1992). Os testes de campocomeçaram três anos mais tarde e o órgão de padronização ANSI lançou a primeira versão do padrão ADSL em 1995 (T1 413, versãoI), e a segunda versão foi lançada em 1998. A primeira recomendação do ADSL da ITU-T (G.992.1), geralmente chamada de ADSL1, foiconcluída em 1999 [1]. Essa recomendação foi baseada, em grande parte, nas normas ANSI. O ADSL previa inicialmente a oferta de vídeo sob demanda, a uma taxa de bits de 8 Mbit/s no downstream e de 640 kbit/s no upstream.Mas foi a popularização da Internet que fez do ADSL um enorme sucesso comercial. De fato, a ADSL tem sido utilizado principalmentecomo uma forma de acesso à Internet de alta velocidade. Uma opção na norma do ADSL1 prevê uma taxa de dados de até 12 Mbit/s. Além disso, as tecnologias dos serviços tradicionais detelefonia fixa (Plain Old Telephony Service – POTS) ou da Rede Digital de Serviços Integrados (Integrated Services Digital Network –ISDN) podem servir como os serviços básicos (por não utilizarem as freqüências ocupadas pelos respectivos serviços: 0,3-25kHz paraPOTS ou para 1-120 kHz ISDN). Um filtro divisor pode ser utilizado para separar a banda POTS da banda ADSL. Isto significa que o ADSLpode compartilhar a linha tanto com o serviço POTS como com o serviço ISDN. A Figura 1 mostra como a banda de frequências édividida entre os canais dowstream e upstream para os serviços POTS e ISDN.

Figura 1: Alocação de freqüências para os padrões ADSL/2/2+ ADSL2 Os padrões de segunda geração do ADSL (ADSL2 e ADSL2+) foram lançados em 2002 e 2003 [2, 3]. A novas funcionalidades maisimportante do ADSL2 (G.992.3) foram:

Um anexo da norma que definiu um canal upstream com maior capacidade, o que tornou possível dispor de uma taxa de dadosupstream de até 3 Mbit/s;Um anexo da norma com a finalidade de aumentar o alcance para de mais de 5 km.

ADSL2+ O padrão ADSL2+ (G.992.5) duplicou o espectro para o canal downstream (o ADSL e o ADSL2 têm um espectro de 1,1 MHz, e oADSL2+ tem um espectro de 2,2 MHz), fornecendo taxas de dados ainda maiores em acesso custa distância (figura 1). O ADSL2+também definiu uma caixa de ferramentas para configurar a transmissão downstream para atender os diferentes requisitos decapacidade do espectro disponível, em especial quando o ADSL2+ é colocado em um armário. As figuras 2 e 3 mostram o desempenho,sob diferentes condições do ruído, de um sistema DSLAM com acesso DSL Ethernet (Ethernet DSL access – AED) da Ericsson paraADSL2 e ADSL2+.


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Figura 2: Capacidade do ADSL2 em linhas telefônicas (par trançado de cobre)

Figura 3a: Capacidade do ADSL2+ (downstream) em linhas telefônicas (par trançado de cobre)

Figura 3b: Capacidade do ADSL2+ (upstream) em linhas telefônicas (par trançado de cobre) VDSL Os esforços para padronizar o VDSL (atualmente denominado VDSL1) começaram em 1995. Os órgãos internacionais de padronizaçãoITU, ETSI e ANSI (T1E1.4) desenvolveram projetos simultâneos com essa finalidade. Em 1997, um grupo de operadoras que associadasao Full-Service Access Network (FSAN) especificou o requisitos fim-a-fim para VDSL. O processo estancou mais tarde, porém, devido adesentendimentos quanto a duas tecnologias concorrentes de codificação de linha:

Portadora única, que utiliza modulação de amplitude em quadratura (Quadrature Amplitude Modulation – QAM);


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Multitom discreto (Discrete Multitone – DMT).

Do mesmo modo, um grande esforço para completar as normas do ADSL2 e do ADSL2+ deixou o trabalho de padronização do VDSLpara segundo plano. Como resultado, implementações proprietárias do VDSL-QAM e do VDSL-DMT foram desenvolvidos e implantadosem quantidades limitadas em alguns mercados. Em 2003, onze grandes fornecedores de equipamentos DSL anunciarm conjuntamente seu apoio à codificação de linha DMT, emespecial porque essa tecnologia facilitava a interoperabilidade e era mais compatível com as instalações ADSL existentes. Esta decisãotambém foi influenciada pelo esforço do IEEE para padronizar o Ethernet sobre VDSL como um elemento do padrão Ethernet na primeiramilha (Ethernet in the First Mile – EFM) definido na norma IEEE 802.3ah. Um objectivo claro do padrão EFM foi o de adoptar umamesma tecnologia de codificação de linha, em cooperação com os órgãos de padronização do DSL. Isto iniciou uma verdadeira“Olimpíadas de VDSL’s”, onde o desempenho do VDSL-QAM foi testado contra o do VDSL-DMT em laboratórios independentes da BritishTelecom no Reino Unido e da Telcordia Technologies nos Estados Unidos. O VDSL-DMT superou o VDSL-QAM e foi assim aprovado peloIEEE e pela ANSI. O grupo de trabalho do ITU-T SG 15/4, por outro lado, incluiu o QAM e o DMT no padrão VDSL1, mas estabeleceuque:

Toda a futura evolução da tecnologia VDSL seria baseada no DMT;Um novo padrão, o VDSL2, deveria ser definido [4].

O escopo do padrão VDSL2 é bastante amplo. Seus objetivos são aumentar o desempenho em acessos mais longos (mais longos queos do VDSL1), como uma evolução a partir do ADSL2+, e nos acessos mais curtos, como uma evolução a partir do VDSL1. A chave para aumentar o desempenho em acessos longos está na utilização do espectro de 25 kHz a 138 kHz. Do mesmo modo, achave para aumentar o desempenho nos acessos curtos está na utilização do espectro de 12 MHz a 30 MHz. A indústria dos DSL foi bem sucedida ao fazer a transição do ADSL para o ADSL2+, duplicando o espectro, ao mesmo tempo em quemanteve ou melhorou a densidade de acessos DSL e promoveu uma redução de custos. A transição do ADSL2 para o VDSL2, noentanto, diminui a densidade de acessos DSL devido a um aumento significativo do espectro necessário. A transição do VDSL1 para oVDSL2 pode acontecer sem perda de densidade de acessos DSL. Talvez o aspecto mais importante do padrão VDSL2 é que ele adota a Ethernet como uma tecnologia de multiplexação(encapsulamento 64/65) na primeira milha (acesso). A eliminação do ATM na primeira milha significa que a arquitetura da rede deacesso pode ser simplificada e transformada numa arquitetura de acesso Ethernet fim-a-fim que utiliza redes locais virtuais (Virtual LocalArea Networks – VLAN), como o mecanismo de entrega de serviço em toda a rede acesso de acesso [6].


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© 2011 Teleco VDSL: Características

A Tecnologia VDSL2 Usando as contribuições das normas ANSI e ETSI, a ITU começou a elaboração do seu padrão VDSL2 (G.993.2) em Janeiro de 2004. Oconsenso para o padrão foi alcançado numa reunião em Genebra em Maio de 2005. Tal como aconteceu com o ADSL/2/2+, amodulação no padrão VDSL2 é o multitom discreto (DMT). O VDSL2 baseia-se nas recomendações VDSL1-DMT e ADSL2/ADSL2+.Portanto, é compatível em espectro com os serviços existentes e permite operação multimodo com o ADSL/2/2+. Modulação DMT A modulação DMT utiliza o mesmo princípio que a multiplexação por divisão de freqüência ortogonal (Orthogonal Frequency-DivisionMultiplexing – OFDM) [6]. Ou seja, ela divide o espectro útil de freqüências em canais paralelos, onde o centro de cada canal érepresentado por uma subportadora modulada QAM (figura 4). Uma diferença do OFDM é que cada portadora no DMT pode sercarregado com um número diferente de bits, em função da relação sinal-ruído (SNR). No OFDM, o tamanho da constelação de cadaportadora é o mesmo. Porque cada subportadora é ortogonal às outras subportadoras, não há interferência entre elas. O número debits pode variar entre 1 e 15. A distância entre subportadoras é de 4,3125 kHz. No VDSL2 uma distância de 8,6125 kHz pode tambémser utilizada. A transformada rápida de Fourrier invertida (Inverse Fast Fourier Transform – IFFT) é usada para gerar as subportadoras.

Figura 4: Relação Sinal Ruído para cada tom da modulação DMT Bandas O ADSL pode ser descrito como um sistema de duas bandas onde uma parte do espectro de frequências é utilizada para a transmissãodownstrean e a outra parte é utilizada para a transmissão upstream (figura 1). O VDSL, por outro lado, utiliza diversas bandas paratransmissões downstream e upstream a fim de permitir um maior grau de flexibilidade no que diz respeito à configuração de taxas dedados e à simetria entre os dados downstream e upstream. Dois planos de bandas foram definidos (em 2000) para satisfazer os requisitos das operadoras para simetria e assimetria (figura 5). OPlano de Bandas 998 (Band Plan 998), facilita os serviços assimétricos, enquanto que o Plano de Bandas 997(Band Plan 997),acomodaos serviços simétricos.

Figura 5: Planos de Bandas VDSL e VDSL2


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O VDSL1 suporta uma largura de banda até 12 MHz; e no VDSL2 esta banda pode ser estendida até 30 MHz. Para ser compatível emespectro com o VDSL1, o VDSL2 usa os mesmos planos de banda abaixo de 12 MHz. O VDSL2 pode utilizar até 4096 subportadoras.Dependendo do plano de banda em uso, uma subportadora é pode ser designada para transmissão downstream ou upstream. Tal como no ADSL, a parte inferior do espectro é alocado para os servios de Voz (POTS) e ou de dados (ISDN) e um filtro divisor éusado para separar frequências desses serviços da banda VDSL2. Uma opção “modo digital total” (“all digital mode”) também existe,onde praticamente todos a banda podem ser utilizada para o VDSL2. Regime Duplex Atualmente, as implementações de ADSL/2/2+ usam a tecnologia de regime duplex FDD (Frequency-Division Duplex) para separar abanda upstream da banda downstream. Dadas as propriedades físicas, no entanto, não é possível criar uma banda de guarda (“brickwall”). Ou seja, há sempre alguma fuga espectral entre as bandas de transmissão. No ADSL, filtros ou canceladores de eco são usadospara suprimir a fuga entre as bandas de transmissão. O VDSL, por outro lado, utiliza uma técnica de duplex digital baseada na tecnologia“zipper” inventada pelo Telia Research [7]. Com esta técnica, suportadoras adjacentes podem transportar dados em direções opostas(figura 6).

Figura 6: Tecnologia “zipper” Contudo, os requisitos de compatibilidade de espectro com as tecnologias DSL existentes exigem que vários tons devam ser agrupadosem bandas de transmissão. Pode-se manter a ortogonalidade entre o sinal recebido e o sinal transmitido de volta para o receptor,estedendo ciclicamente os símbolos DMT transmitidos através do uso de um prefixo cíclico e de um sufixo cíclico e pela sincronizaçãodos transmissores em cada extremidade para que começem a transmitir ao mesmo tempo (uma técnica denominada timing advance).A extensão cíclica (cyclic extension), que elimina a interferência intersímbolos (Intersymbol Interference – ISI) causada no canal, reduza taxa de dados em 7,8%. O janelamento (windowing), uma técnica de supressão de lobulos laterais, reduz ainda mais a fuga espectralentre bandas de transmissão. Essa técnica (windowing) também é usada no OFDM (Figura 7).

Figura 7: Técnica de extensão cíclica (cyclic extension) Evolução da Rede ao Introduzir o VDSL2 Na sequência, a introdução da tecnologia VDSL2 será responsável apenas por uma pequena parte das mudanças fundamentais queafetam a arquitetura da rede. Atualmente, maior custo das linhas de acesso instaladas está no ambiente da central telefônica. Domesmo modo, a distância média dos acessos de par trançado de cobre existentes vai muito além da distânica ideal para obter o valoradicionado do VDSL2. Muitas operadoras têm, portanto, começado a considerar o uso de fibra na rede de acesso – por exemplo, fibraaté o nó de rede (Fiber To The Node – FTTN) e fibra até a porta dos domicílios (Fiber To The Curb – FTTC) – reduzindo o comprimentoda rede de acesso de cobre para menos de 1500 metros. A segunda grande mudança é a introdução da Ethernet como tecnologia de pacotes de dados em todo o caminho até o usuário final. OADSL2/2+ emprega o ATM na primeira milha (acesso), mas os DSLAM’s baseados em IP/Ethernet empregam a Ethernet na segundamilha (backhaul). Muitas soluções de banda larga legadas também utilizam o STM1/OC-3 no lado agregado. A mudança no sentido de usar a Ethernet e acessos de fibra do tipo FTTN/FTTC, bem como a introdução de serviços adicionais, iráconduzir a uma alteração no ponto de seleção do serviço na rede, que atualmente é o servidor de acesso remoto de banda larga(Broadband Remote Access Server – BRAS). Arquitetura FTTN O impulso para uma arquitetura FTTN para o VDSL2 foi iniciado pelas operadoras da América do Norte, onde os acessos muito longos ea introdução do TV de alta definição (HDTV) precisavam de um aumento acentuado na capacidade de banda larga. Ao implantar os nósde rede VDSL2 perto dos assinantes, as operadoras podem aumentar a capacidade o suficiente para suportar múltiplos canais HDTV até


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o domicílio do assinante sem ter que substituir toda a infra-estrutura de cobre por fibra. A capacidade entregue a cada domicílio se dáatravés de um par trançado de cobre em conjunto com uma arquitetura de fibra compartilhada, por exemplo, numa alternativa do tiporede óptica passiva (Passive Optical Network – PON) e rede de dados híbrida HFC (Hybrid Fiber Copper) (tabela 1).

Tabela 1: Bandas necessárias para serviços IPTV

Serviço Banda Necessária

1-2 canais HDTV 12 Mbit/s cada

2-4 canais de TV 3 Mbit/s cada

Internet de alta velocidade 8 Mbit/s

VoIP 100 kbit/s

A arquitetura FTTN (Fiber to the Node) é também altamente distribuída para acomodar um número menor de assinantes por site quandoos DSLAM’s são localizados próximos aos usuários finais. Um grande número de nós de rede distribuídos necessita de um processo deativação automática de clientes que permite que as operadoras ativem um novo assinante sem ter que se deslocar fisicamente até umsite FTTN. Muitas operadoras vêem a arquitetura FTTN como uma ferramenta estratégica para competir eficazmente com alternativasde rede de acesso de cabo e fibra. Desafios da Implantação da Rede Externa Ao mover o DSLAM para fora da central, depara-se com vários desafios técnicos novos. A temperatura e os requisitos ambientais, porexemplo, são muito mais rigorosas. As instalações atuais operam principalmente no ambiente das centrais com uma faixa detemperaturas típica de -5° C a +45° C. As implantações em sites da rede externa, por outro lado, devem ser capazes de operar emambientes de clima não controlado onde as temperaturas podem variar entre -40° C a +65° C [8]. Energia é outra das áreas que serão afetadas. A maioria das operadoras atualmente utiliza soluções de energia de -48V. Na maioria dasimplementações externas, no entanto, sistemas energia local não serão uma opção. Em vez disso, deve-se considerar o uso desistemas de energia remotos (sobre a rede de cobre existente). Nas áreas metropolitanas, os DSLAM’s podem ser implantados nosubsolo de condomínios ou edifícios com acesso ao sistema de energia local. Como há menos assinantes por site, muitos fabricantes tiveram que rever a arquitetura dos mecanismos de controle do DSLAM.Atualmente, numerosos DSLAM’s são otimizados para grandes sites, onde um mecanismo de controle comum suporta um gabineteinteiro (mais de 1000 assinantes). Mas, com um máximo de 200 assinantes por site, essa arquitetura não é tem um boa relação custobenefício. Ethernet na Primeira Milha Com o VDSL2, a Ethernet é a tecnologia de pacote básica em toda a rede até os usuários finais. Esta alteração afeta o modo como asredes são construídas. Um benefício direto da mudança é a redução do overhead. A eliminação das conexões virtuais permanentes(Permanent Virtual Connections – PVC), que são uma parte inerente das soluções ATM, abre as portas para novas arquiteturas. Asfuncionalidades baseadas na tecnologia Ethernet, tais como os serviços de VLAN combinados com a autenticação usando DHCP Opção82, podem reduzir muito os custos de operação de uma rede. A arquitetura de rede simplificada torna possível introduzir a tecnologiaPacket Transfer Mode (PTM). Esse e outros requisitos para fornecer novos serviços com a Qualidade de Serviço (QoS) adequada, irãoadicionar novos requisitos para produtos e arquitetura de rede. Tecnologias Concorrentes Alguns poderão argumentar que os acessos de fibra até o domicílio (FTTH) concorrem com a tecnologia VDSL2. Na maioria dos casos,porém, as duas arquiteturas são complementares. O nível de implantação de acessos FTTx depende do business case específico e éimpulsionado pelas operadoras de telecomunicações (como é o caso do VDSL2). Para as operadoras que pretendem migrar para oFTTH, a localização dos nós de rede FTTx é um bom ponto de partida para divisores de potência ou nós de acesso de fibra ativa.Atualmente, a principal ameaça para as operadoras de telecomunicações vem das operadoras de TV a cabo, cuja especificação datecnologia de serviços de dados sobre a rede de TV a cabo (Docsis3) promete entregar soluções de alta velocidade comparáveis com oVDSL2.


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Alcance Estendido Considerando que o alcance físico do VDSL1 é limitado a cerca de 1500 m, em cabos de cobre de 0,4 milímetros, o alcance do VDSL2pode ser estendido para cerca de 2400 m. Como primeira banda upstream (denominada US0), o VDSL2 pode usar a mesma bandaupstream do conjunto ADSL/2/2+. Isso estende o alcance do VDSL2, quando comparado com VDSL1. A utilização da banda US0 exigeseqüências similares às do ADSL para os equalizadores e canceladores de eco. Para distâncias superiores a 2000- 2400 m, o ADSL2continua a ser a escolha mais adequada de acesso DSL. Perfis dos Diferentes Modos de Implantação A norma do VDSL2 é definida utilizando conjuntos de perfis, onde cada perfil se destina a uma implantação específica. A figura 8 mostraos diferentes cenários de implantação previstos para o VDSL2.

Figura 8: Cenários de Implantação Esses cenários incluem:

Fibra até a central de comutação (Fiber To The Exchange – FTTEx): o VDSL2 está localizado na estação telefônica;Fibra até o gabinete (Fiber To The Cabinet – FTTCab): gabinetes externos alimentados por fibra estão localizados perto dasinstalações dos clientes;Fibras até o domicílio (Fiber To The Building – FTTB): o VDSL2 é colocado, por exemplo, subsolo de um edifício.

O perfis 8a-8b-12a e 12b são aplicáveis aos FTTEx. O perfil 17a aplica-se ao FTTCab, e o perfil 30a aplica-se ao FTTB (figura 9). Cadaperfil contém suporte para os serviços de banda base, tais como o POTS ou o ISDN. A figura 9 apresenta os perfis do VDSL2 para o Plano de Banda 997. Os perfis para o Plano de Banda 998 são similares.

Figura 9: Perfis do VDSL2 para o Plano de Banda 997 A figura 10 mostra o desempenho medido do EDA VDSL2 com os perfis 8a, 12a e 17a durante condições típicas de ruído.


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Figura 10: Bit rate do VDSL2 para diferentes perfis. Packet Transfer Mode A utilização do VDSL2 diminuiu o uso do ATM na primeira milha, substituindo-o pela Ethernet (encapsulamento 64/65). Atualmente, asolução mais comum para o transporte de quadros Ethernet sobre DSL é o DSLAM IP na configuração bridge, onde são os quadros(frames) Ethernet são montados na camada ATM adaptation layer 5 (AAL5) e encapsulados em células ATM antes de serem enviadospara o enlace físico do DSL (figura 11). O bloco de segmentação e remontagem (Segmentation and Reassembly – SAR) processa osquadros (frames) Ethernet. As células ATM são transportadas sobre a interface elétrica UTOPIA (universal test and operations PHYinterface for ATM) L2 para uma interface específica denominada ATM TPS-TC (Transport Protocol-Specific – Transmission Convergence).O TSP-TC também é por vezes denominado ATM-TC, por exemplo, no contexto da xTU-C (xDSL transceiver unit – central office).

Figura 11: Diagrama de xDSL conectado a rede Ethernet com camada ATM Um inconveniente do encapsulamento de quadros (frames) Ethernet em células ATM (Ethernet-to-AAL5-to-ATM cells), é que os quadrosEthernet de 64 bytes Ethernet devem ocupar duas células ATM. Isto porque o tamanho do payload (informação útil) da célula ATM de53 bytes é de apenas 48 bytes. Portanto, uma célula ATM transporta 48 bytes e as outras células transportam apenas 16 bytes. Dadoo tamanho máximo de um quadro (frame) Ethernet, 1518 bytes, o overhead do ATM é de 160 bytes, ou quase 10% da capacidade detransmissão. O IEEE 802.3ah definiu uma Ethernet TPS-TC específica, utilizando o encapsulamento 64/65 para aplicações Ethernet sem ATM. Para oVDSL1, o ITU-T especificou um diferente Packet Transfer Mode (PTM) genérico. Na especificação ITU-T, o TPS-TC é denominadoPTM-TC. A norma VDSL2 suporta totalmente o PTM baseado no encapsulamento 64/65. O grupo de trabalho IEEE 802.3ah definiu o PTM paraencapsular quadros (frames) Ethernet antes que eles sejam modulados no transceptor DSL. A ITU-T SG15/Q4 definiu o PTM paraVDSL2, bem como para o ADSL2/2+ e para o SHDSL (Symmetrical High-Bit-Rate DSL). Além disso, tem reforçado a técnica deencapsulamento 64/65 usando um método preemptivo (preemption method), e adicionou suporte para os pacotes não-Ethernet quetem tamanho menor do que 64 bytes. O PTM permite eliminar ATM como portadora de camada 2 sobre a camada física (figura 12).


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Figura 12: Diagrama de xDSL conectado a rede Ethernet sem camada ATM Mecanismo Preemptivo A técnica padrão de encapsulamento 64/65, foi alterada com a inclusão de um mecanismo preemtivo (preemption mechanism), o qualpermite que quadros (frames) de alta prioridade possam interromper a transmissão de quadros de baixa prioridade até o quadros dealta prioridade tenham sido enviados. A transmissão da quadros de baixa prioridade é então retomada. Para entender como issofunciona, basta supor que um pacote com 1518 bytes de tráfego Internet está sendo processado quando pacotes de voz de altaprioridade chegam. O mecanismo preemptivo interrompe a transmissão do quadro de 1518 bytes, armazena seu estado atual,transmite os pacotes de voz e, em seguida, recomeça a transmissão do pacote com o tráfego de Internet. Dupla Latência A figura 13 mostra um modelo de referência do transceptor VDSL2. O TPS-TC serve como uma camada de adaptação entre osprotocolos de transporte e a linha digital do assinante. Os quadros Ethernet ou as células ATM são introduzidos nos TPS-TC. Entre outrascoisas, a camada TPS-TC fornece o mecanismo de transporte, encapsula quadros ou células, e desacopla as taxas de entrada e saída.

Figura 13: Modelo de referência do transceptor VDSL2 A próxima estação é a camada PMS-TC (Physical Media-Specific – Transmission Convergence), que proporciona funções de caminho delatência. Estas funções determinam a capacidade de proteção de erro (em conjunto com a codificação Trellis) e a latência. A preparaçãodos quadros (framing) também acontece no PMS-TC. Normalmente, apenas um caminho de latência é executado no ADSL2/2+. Esta não é uma limitação do padrão, no entanto. O examedo caminho de latência (figura 14) mostra que um mecanismo de entrelaçamento (interleaver) utilizado juntamente com o códigoReed-Solomon cria um poderoso mecanismo de proteção de erro. No entanto, o mecanismo de entrelaçamento (interleaver) introduzatraso proporcional à sua profundidade, ou seja, se há apenas um caminho de latência e o entrelaçamento é utilizado, então, todos osserviços experimentam o mesmo atraso.


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Figura 14: Fenômeno perto-longe (Near-far phenomenon) Serviços como o vídeo, que deve ser imune a pequenas rajadas de erros, devem ter um mecanismo de entrelaçamento (interleaver) demaior profundidade. Como conseqüência, eles também enfrentam atrasos significativos. No entanto, o serviço de vídeo de não ésensível a atraso, desde haja pouco jitter. Serviços de voz e jogos, por outro lado, não exigem ampla proteção erro, mas eles sãomuito sensíveis a atrasos. Uma solução de dupla de latência fornece um segundo caminho de latência no PMS-TC. Dados que devem ser protegidos usam ocaminho entrelaçado, enquanto os dados que são sensíveis ao atraso pode usar o caminho sem entrelaçamento ou apenas com ummínimo de entrelaçamento. Eventualmente, os dados de cada um dos caminhos de latência são multiplexados em um único conjunto debits que é encaminhado para a camada PMD (physical media dependent layer) para o processo de modulação. O número de bitsselecionados de cada caminho latência e colocados num quadro DMT é determinado durante a inicialização. A saída da camada PMD é osinal analógico entregue ao front end analógico. As operadoras afirmaram que queriam a opção dupla de latência presente no VDSL2, afim de fornecer o QoS exigido pelos serviços triple-play. Controle de Potência para Melhorar a Compatibilidade Espectral O VDSL2 vai ser utilizado em sua grande maioria em acesso de curto alcance, fazendo com que os DSLAM’s sejam colocados na redeem locais mais próximos ao usuário final. Prevê-se que as implementações FTTCab aumentarão em todas as operadoras de redes. Noentanto, serviços como o ADSL/2/+, que são oferecidos a partir do ambiente de uma estação telefônica e que compartilham os cabosutilizados para o VDSL2 no gabinete, poderão enfrentar grave degradação de desempenho no tráfego downstream devido ao crosstalkde sistemas VDSL2. O controle de potência pode ser utilizado para ajustar o sinal downstream do VDSL2. Isto minimiza o impacto docrosstalk do VDSL2 nos sistemas ADSL2/2+ instalados na estação telefônica sem penalizar o sinal VDSL2 downstream. Ajuste de Potência Upstream Quando diferentes grupos de equipamentos de usuários (CPE) de serviços VDSL2 estão localizados a distâncias distintas da estaçãotelefônica ou do gabinete externo, a transmissão dos usuários mais próximos à estação telefônica ou gabinte externo perturba atransmissão upstream de outros usuários (fenômeno perto-longe, figura 14) [9]. Uma solução simples para este problema é ajustar(diminuir) a potência upstream dos usuários mais próximos da estação telefônica ou gabinete externo. Um algoritmo é, portanto,utilizado para dar a cada usuário dentro de um determinado raio da estação telefônica ou do gabiente externo a mesma capacidadeupstream. Modo de Diagnóstico de Loop Para facilitar o diagnóstico de falhas, o VDSL2 tem modo de diagnóstico de loop e DELT semelhantes ao do ADSL2/2+. Ostransreceptores VDSL2 podem medir o ruídode linha, a atenuação do loop e a relação sinal-ruído (SNR) em cada extremidade da linha.As medições podem ser coletadas mesmo quando as condições da linha são demasiadamente pobres para permitir o estabelecimentode uma conexão. Nesse caso, como parte do modo de diagnóstico de loop, o modem passa através de cada etapa da inicialização, masde forma mais robusta, a fim de trocar os parâmetros de teste. Proteção Contra Ruído Aparelhos eléctricos e instalações no ambiente do usuário frequentemente geram rajadas curtas de ruído com amplitude relativamenteelevada. Essas rajadas, chamadas ruído de impulso, são acopladas eletromagneticamente à linha digital do assinante, degradando odesempenho e, em alguns casos, perturbando o serviço. A norma ADSL2/2+ introduziu um parâmetro, a proteção contra ruído deimpulso (Impulse Noise Protection – INP), que permite às operadoras escolher o comprimento máximo de impulso que o sistema podecorrigir. O VDSL2 utiliza esse mesmo parâmetro. Desta forma, um valor de INP entre 2 e 16 pode corrigir erros de ruído de impulsovariando de 250µs até 3,75 ms. Interoperabilidade A interoperabilidade entre os fornecedores é um pré-requisito do mercado de tecnologia de consumo. Os testes de interoperacionalidadetiveram um papel fundamental na preparação do caminho para o sucesso comercial do DSL: quase 19 milhões de linhas digitais deassinante foram lançadas durante o terceiro trimestre (T3) de 2005 [10]. O DSL Fórum (atual Broadband Fórum) foi a principal força motriz da interoperabilidade. Os testes interoperabilidade são realizadosatravés de “plug fests”, que são executados por vários laboratórios de teste independentes ao redor do mundo. Um defensor de interfaces abertas, Ericsson tem sido um participante activo nestes eventos. Para o ADSL2+, o TR-067 (ex-TR-048) especifica em detalhes como a interoperabilidade deve ser testada. A realização de testes deinteroperabilidade intensivos abriu as portas para separar os mercados de DSLAM e CPE em muitos países. Interoperabilidade do VDSL2 O padrão inicial do VDSL nunca foi totalmente assumido pelo mercado devido a desacordos durante padronização quanto ao regime demodulação (DTM ou QAM) e à tecnologia de pacotes de dados (ATM ou Ethernet). Amplo consenso da indústria e ensaios de interoperabilidade do VDSL2 estiveram no topo das agendas dos fabricantes em 2006. Aprimeira reunião de fabricantes de chipset aconteceu no final de janeiro, no Laboratório de Interoperabilidade da Universidade de NewHampshire, EUA. A experiência de trabalhar com o ADSL indicava que levariam pelo menos 12 meses para chegar a plenainteroperabilidade no mercado: para o ADSL2+ o processo a partir do acordo sobre os padrões até interoperabilidade no mercado levouquase 18 meses.


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O primeiro passo do processo era garantir a interoperabilidade na camada 1 entre os fabricantes de chipsets. Com essa barreira vencida,os vendedores podiam realizar testes adicionais entre CPE e DSLAM’s. O DSL Fórum (atual Broadband Fórum) definiu o conjuto de testes para o VDSL2 através de vários documentos importantes que têmmovido e orientados a indústria adiante. Os dois principais documentos desenvolvidos são:

WT-114: VDSL2 Performance Test Plan (Plano de Teste de Desempenho do VDSL2), que estabelece metas de desempenho(tendo em consideração os perfis específicos de diferentes regiões);WT-115: VDSL2 Functionality Test Plan (Plano de Teste de Funcionalidade do VDSL2), que constitui a base para as operadorasque estão homologando o VDSL2, de acordo com o cumprimento das normas do padrão.

Compatibilidade com Versões Anteriores A decisão de manter o ATM regime de multiplexação ajudou a tornar a migração do ADSL1 para o ADSL2+ relativamente simples,porque os novos DSLAM’s IP eram compatíveis com a base instalada de CPE’s ADSL1. Portanto, a migração no lado da linha digital nãoafetou o lado do CPE. A migração do ADSL2+ para VDSL2, no entanto, vai exigir um planejamento maior na já na fase inicial. O conjunto ADSL/2/2+ sempreemprega o ATM no acesso de cobre, mas o VDSL2 vai ser implantado utilizando principalmente a tecnologia Ethernet. Mesmo assim, oschipsets VDSL2 geralmente permitem a configuração ATM ou IP por porta, garantindo assim a compatibilidade com versões anteriorescom a base instalada de ADSL e ADSL2+. Esta característica entra em jogo automaticamente durante a fase de inicialização entre o CPEe o DSLAM.


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Tanto o VDSL como o ADSL2 fazem parte da família de soluções xDSL que utilizam pares de cobre da rede telefônica para proveracesso banda larga à Internet para o assinante de serviços de telefonia fixa. As operadoras no Brasil vinham utilizado a tecnologia ADSL/2/2+ para o provimento de serviços banda larga de até 10 Mbit/s. Embora aqualidade deste serviço dependa em grande parte da seleção do par telefônico e exista o risco de queima de equipamentos porincidência de raios em regiões tropicais, como é o caso de grande parte do Brasil, a demanda desses serviços tem provocado aexpansão da base e a oferta de serviços de maior banda utilizando o ADSL2 e o ADSL2+. A tecnologia VDSL está sendo introduzida no Brasil para provimento de serviço banda larga de acesso a Internet com taxas de bits entre35 e 50 Mbit/s. Atualmente a GVT oferece serviços com o uso da versão VDSL2 dessa tecnologia. Referências

ITU-T Recommendation G.992.1 (1999), Asymmetric digital subscriber line (ADSL) transceivers.1.ITU-T Recommendation G.992.3 (2005), Asymmetric digital subscriber line transceivers 2 (ADSL2).2.ITU-T Recommendation G.992.5 (2005), Asymmetric digital subscriber line (ADSL) transceivers – extended bandwidth ADSL2(ADSL2plus).

3.

ITU T Recommendation G.993.1 (2004), Very high speed digital subscriber line.4.Begley, M.: The Public Ethernet – The next-generation broadband access network.5.Ericsson Review, Vol. 81(2004):1, pp. 52-59 6. J.A.C. Bingham. “Multicarrier Modulation for Data Transmission: An idea WhoseTime has come”. IEEE Communications Magazine, 28(4):5-14 April 1990.

6.

F. Sjöberg, M. Isaksson, P. Ödling, S. K. Wilson, and P. O. Börjesson “Zipper: A Duplex Method for VDSL Based on DMT,” IEEETrans. Commun., vol. 47, pp. 1245-1252, Aug. 1999.

7.

ETSI 300 019-1 class 3.4 environmental requirements.8.K. Jacobsen “Methods of Upstream Power Backoff on Very High-Speed Digital Subscriber Lines”, IEEE Communications.Magazine March 2001.

9.

White Paper Ericsson: VDSL2: Next important broadband technology. Acesso em: 10 mar. 2009.10.

Tutoriais do TelecoADSL - Serviço ou Tecnologia?ADSL (Speedy, Velox, Turbo)ADSL2 e ADLS2+: Os Novos Padrões do ADSLVDSL e VDLS2: A Evolução dos Padrões xDSLEstudo do Enlace de Transmissão da Tecnologia ADSL


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