Techniques de modulation pour les systèmes xdsl

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1 Techniques de modulation pour les systèmes xdsl Digital Subscriber Lines Cours de Télécommunications Thierry Sartenaer Mars 2007 Télécommunications (ECAM) Techniques de modulation pour les systèmes xdsl Mars / 13

2 Introduction Outline 1 Introduction 2 Duplexing et POTS 3 Atténuation du canal 4 Crosstalk 5 RFI et bruit impulsionnel Télécommunications (ECAM) Techniques de modulation pour les systèmes xdsl Mars / 13

3 Introduction Introduction Utilisation du réseau téléphonique commuté (PSTN = Public Switched Telephone Network ) pour la transmission de données numériques: voiceband modems Standard ITU V.90 limité à 56 kbits/s (downstream) et 33.6 kbits/s (upstream) xdsl = Digital Subscriber Loop ou ligne d abonné numérique La communication ne concerne que la ligne téléphonique locale (paire torsadée en cuivre) reliant: le modem situé au domicile de l abonné (CPE = Customer Premise Equipment ) le centre de commutation local de l opérateur (CO = Central Office ) Du côté de l opérateur, le DSLAM ( Digital Subscriber Loop Access Multiplexer ) se charge de concentrer le trafic en provenance de plusieurs centaines d abonnés locaux sur une connexion à haut débit (généralement en fibre optique), permettant ainsi l accès au réseau mondial La distance entre modems est limitée à quelques kilomètres (ADSL), voire quelques centaines de mètres (VDSL) La bande de fréquences utilisée va bien au-delà de la bande vocale (300 Hz Hz), qui sera désormais réservée au POTS ( Plain Old Telephone Service ): 1.1 MHz (ADSL1, ADSL2), 2.2 MHz (ADSL2+), 8, 12, 17 ou 30 MHz (VDSL2) Télécommunications (ECAM) Techniques de modulation pour les systèmes xdsl Mars / 13

4 Introduction Introduction Télécommunications (ECAM) Techniques de modulation pour les systèmes xdsl Mars / 13

5 Duplexing et POTS Outline 1 Introduction 2 Duplexing et POTS 3 Atténuation du canal 4 Crosstalk 5 RFI et bruit impulsionnel Télécommunications (ECAM) Techniques de modulation pour les systèmes xdsl Mars / 13

6 Duplexing et POTS Duplexing et POTS Communication full-duplex = upstream vers l opérateur et downstream vers l abonné simultanés Solutions possibles: FDD ( Frequency Division Duplexing ) = solution adoptée pour ADSL/VDSL TDD ( Time Division Duplexing ) ou ping-pong EC ( Echo Cancellation ) Système asymétrique (ADSL1: 1 Mbits/s UP, 8 Mbits/s DOWN) ou symétrique Télécommunications (ECAM) Techniques de modulation pour les systèmes xdsl Mars / 13

7 Duplexing et POTS Duplexing et POTS Coexistence des services xdsl avec le service POTS: nécessité d utiliser une paire de splitters (constitués d une paire de filtres sélectifs) pour séparer les bandes de fréquence. En pratique, chez l abonné, chaque équipement POTS (téléphone, fax, alarme, voiceband modem,...) doit être connecté derrière un filtre passe-bas. Le passe-haut est placé directement à l intérieur du modem xdsl. Télécommunications (ECAM) Techniques de modulation pour les systèmes xdsl Mars / 13

8 Atténuation du canal Outline 1 Introduction 2 Duplexing et POTS 3 Atténuation du canal 4 Crosstalk 5 RFI et bruit impulsionnel Télécommunications (ECAM) Techniques de modulation pour les systèmes xdsl Mars / 13

9 Atténuation du canal Atténuation du canal Suite à l effet de peau ( skin effect ), la résistance linéique des conducteurs de cuivre augmente rapidement avec la fréquence. L amplitude de la réponse du canal de transmission est: H(f ) 2 = exp [ α(f )L] avec α(f ) k f le facteur d affaiblissement de la ligne L la longueur de la ligne Channel attenuation [db] m m m m m m m m m m Frequency [KHz] Télécommunications (ECAM) Techniques de modulation pour les systèmes xdsl Mars / 13

10 Crosstalk Outline 1 Introduction 2 Duplexing et POTS 3 Atténuation du canal 4 Crosstalk 5 RFI et bruit impulsionnel Télécommunications (ECAM) Techniques de modulation pour les systèmes xdsl Mars / 13

11 Crosstalk FEXT-NEXT Plusieurs dizaines de paires de cuivre torsadées sont rassemblées dans une même gaine multi-paires, ce qui entraîne de la diaphonie ( crosstalk ) entre paires: Far-end crosstalk (FEXT) généré par des émetteurs situés de l autre côté de la ligne. Modèle de couplage (augmente avec la fréquence) : k f 2 d H(f, d) 2 avec d la distance de couplage Near-end crosstalk (NEXT) généré par des émetteurs situés du même côté de la ligne que le récepteur: impact plus grave car le signal perturbateur n a pas subi l atténuation de la ligne! Problème résolu en FDD, mais attention au mélange de services (ex: ADSL et VDSL) dans la même gaine! Télécommunications (ECAM) Techniques de modulation pour les systèmes xdsl Mars / 13

12 RFI et bruit impulsionnel Outline 1 Introduction 2 Duplexing et POTS 3 Atténuation du canal 4 Crosstalk 5 RFI et bruit impulsionnel Télécommunications (ECAM) Techniques de modulation pour les systèmes xdsl Mars / 13

13 RFI et bruit impulsionnel RFI et bruit impulsionnel En plus des problèmes liés à l écho, à la coexistence avec les signaux POTS, à l atténuation de la ligne, et à la diaphonie (FEXT-NEXT), les principaux problèmes rencontrés sur les lignes xdsl sont les suivants: Radio Frequency Interference (RFI): les stations de radiodiffusion AM, ainsi que les radios amateurs (HAM), émettent dans des bandes de fréquence situées dans le spectre DSL. Les lignes téléphoniques, si elles ne sont pas parfaitement symétriques, subissent une conversion entre le mode différentiel (utilisé pour la transmission des signaux) et le mode commun (aller par les 2 fils, retour par la terre). En mode commun, la ligne agit comme une antenne qui capte les signaux environnants (problème de l ingress), et qui émet également en direction de cet environnement (problème de l egress). Ceci concerne principalement le VDSL. Impulse Noise (IN): pour les mêmes raisons, les lignes non-symétriques sont susceptibles de capter les impulsions électriques générées par les équipements électriques avoisinants (alimentations à découpage, allumage ou extinction d appareils électriques, etc.) Dès qu une impulsion de forte amplitude est captée par la ligne téléphonique, c est toute la trame de données xdsl qui est détruite. Des mécanismes de protection spécifique sont implémentés pour protéger la transmission contre ces bruits. Télécommunications (ECAM) Techniques de modulation pour les systèmes xdsl Mars / 13

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