Funcionamento da tecnologia

Modulação

Na tecnologia ADSL existem dois tipos de modulação. Ambas são baseadas na modulação QAM ( Quadrature Amplitude and Phase Modulation ).

A modulação QAM é utilizada em modems há vários anos. Nesta modulação, cada símbolo é codificado com um par (amplitude, fase). Um exemplo do tipo de modulação 4-QAM está representado na figura 6. Nos pontos seguintes descrevem-se os dois tipos de modulação da tecnologia ADSL.

- Figura 6 – Modulação 4-QAM

Modulação CAP

A modulação CAP ( Carrier Amplitude/Phase ) funciona apenas com multiplexagem por divisão de frequência (FDM). O canal destinado ao envio de dados ( upstream ) ocupa a banda dos 25 a 160 KHz e o de recepção ( downstream ) o intervalo de 240 a 1500KHz. A modulação CAP é semelhante à modulação QAM, mas com supressão da portadora. (ver figura 7).

- Figura 7 – Modulação CAP

Modulação DMT

Na modulação DMT ( Discrete Multi-Tone ), o espectro de frequência é dividido em 256 canais de 4KHz de largura de banda cada. O espaçamento entre as portadoras de cada canal é de 4.3125KHz. Esta modulação utiliza o espectro desde a frequência 0 até a 1.1Mhz.

Para o funcionamento da ADSL apenas são utilizados 248 canais, porque os primeiros 6 (canal 0 a canal 5) não são utilizados, visto o serviço telefónico convencional analógico (POTS) e digital (RDIS) se situarem junto às frequências destes canais.

Para o sentido de envio de dados ( upstream ) temos:

     - 25 canais (canal 6 a canal 30);

     - 1º canal tem como frequência central 25.8750KHz;

     - último canal tem como frequência central.

Para o “downstream” :

     - 224 canais (canal 31 a 255);

     - 1º canal tem como frequência central 138KHz;

     - a frequência central do último canal é de, aproximadamente, 1.1MHz.

O canal 64 (a 276KHz) é utilizado como piloto, tendo sempre o mesmo valor ao longo do tempo. O canal 255 não é utilizado para comunicação de dados.

A modulação DMT tem duas vertentes: FDM e com cancelamento de eco. Na primeira, o espectro de upstream não se intersecta com o de downstream . No DMT com cancelamento de eco, o número de canais de downstream sobe para cerca de 250, sendo iniciado o 1º canal na mesma frequência do 1º canal de upstream (25.875KHz).

A modulação DMT foi padronizada pela American National Standards Institute (ANSI), em 1995, e denominado por T1.413.

As figuras 8 e 9 ilustram as duas vertentes da modulação DMT.

- Figura 8 – Modulação DTM com FDM

- Figura 9 – Modulação DTM com cancelamento de eco

Modulação CAP vs. Modulação DMT  

O sistema de implementação da modulação CAP é mais barato que o sistema de modulação DMT e o tempo de codificação é menor. Na prática, o sistema DMT superioriza-se ao sistema de modulação CAP em diversos aspectos: é mais flexível, apresenta maior imunidade ao ruído e é capaz de optimizar o ritmo de transmissão em incrementos mais pequenos: 32kbps em DMT contra 340kbps em CAP”17.

Transporte pela rede ATM

No acesso à Internet dial-up , a ligação é feita directamente do modem do cliente para o fornecedor de acesso Internet (ISP). Quando é estabelecida a ligação, imediatamente é atribuído um endereço IP ( Internet Protocol ) na rede, permitindo o acesso à internet..

Na tecnologia ADSL, a primeira ligação é efectuada entre os ATU-R (modems ADSL dos clientes) e os ATU-C (dispositivos da central telefónica). Os ATU-C são multiplexados pelo DSLAM e enviados para uma linha ATM ( Asynchronous Transfer Mode ) de alto débito que está ligada à Internet. Esta ligação transporta os dados pela rede ATM até ao ISP (fornecedor de acesso Internet, que deverá ter ligado à rede ATM um servidor POP ( Point of Presence ), para permitir a ligação efectiva à Internet.

O protocolo ATM reúne as vantagens do sistema de comutação de circuitos e as vantagens do sistema de comutação de pacotes. Deste modo permite estabelecer ligações que não podem ter atrasos, nomeadamente conversações telefónicas, simultaneamente com ligações com débitos de dados variáveis no tempo.

Os dados digitais, no ATM, são divididos em grupos de 53 bytes, designados por células. A cada célula acrescenta-se um cabeçalho com o destino, antes da transmissão.

O facto de as células terem um tamanho predefinido permite que sejam tratadas apenas ao nível do hardware. Assim sendo, todas as transmissões se tornam mais rápidas, não introduzindo atrasos nas comunicações. (Ver figura 10)

- Figura 10 – Arquitectura de “ADSL sobre ATM”

Trama e codificações de erros

No transporte de dados é usado uma super-trama ( super-frame ) composta de 69 tramas (68 transportam informação e 1 transporta o símbolo de sincronização) de período 17ms.

Para o utilizador a frequência de símbolo é de 4000 baud , contudo, devido ao símbolo de sincronização inserido no final de cada super-trama a taxa de transmissão real é de 69/68*4000 baud .

- Figura 11 – Estrutura de uma trama ADSL

Devido às más condições da linha quando a frequência se aproxima de 1.1Mhz, são geralmente usados códigos de detecção e correcção de erros (FEC - Forward Error Correction ). O código de Trellis ( Trellis Code ) é usado na ADSL e consiste em permitir um conjunto de transições entre estados. Se, em alguma situação, a mudança de estado não for permitida significa que houve um erro na transmissão. Este código é especialmente usado em sistemas em que a largura de banda de transmissão é limitada (como é o caso de ADSL) e, embora exija um aumento do número de níveis de modulação, é bastante eficaz introduzindo um ganho de codificação significativo (ver tabela 1).

Protocolos  

Os protocolos usados na tecnologia ADSL são o PPPoE ( Point to Point Protocol over Ethernet ) e o PPPoA ( Point to Point Protocolo over ATM ).

À primeira vista, uma vez que o transporte dos dados é feito pela rede ATM, faria sentido que o protocolo PPPoA fosse o mais utilizado. No entanto, como a interface Ethernet (usada no PPPoE) é mais barata e de fácil configuração que a interface ATM, o PPPoE (RFC2516) é o protocolo mais usado na tecnologia ADSL. De notar que o protocolo PPPoA também é utilizado, mas com menor número de clientes uma vez que o modem do cliente tem que suportar PPPoA. (ver figura 12).

- Figura 12 – PPPoE

Taxa de contenção

O termo taxa de contenção é representativo da relação que existe entre a largura de banda de ligação contratada pelo cliente a uma central e a que liga essa central ao Fornecedor de Serviço Internet. Valores típicos são de 1:20 e de 1:50. O primeiro valor indica que a largura de banda da ligação do ISP à central é partilhada pelos utilizadores na relação de 1 para 20. Em situações de pico de utilização, quando os 20 utilizadores estão ligados em simultâneo, a velocidade potencial da ligação é significativamente menor.