Techniques de modulation pour les systèmes xDSL
’Digital Subscriber Lines’
Cours de Télécommunications
Thierry Sartenaer
Mars 2007
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 2007 2 / 13
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= ’DigitalSubscriberLoop’ 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 - 3400 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)
Introduction
Introduction
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Duplexing et POTS
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2 Duplexing et POTS
3 Atténuation du canal
4 Crosstalk
5 RFI et bruit impulsionnel
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
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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.
Atténuation du canal
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2 Duplexing et POTS
3 Atténuation du canal
4 Crosstalk
5 RFI et bruit impulsionnel
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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√
fle facteur d’affaiblissement de la ligne Lla longueur de la ligne
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
−90
−80
−70
−60
−50
−40
−30
−20
−10 0
Frequency [KHz]
Channel attenuation [dB]
500 m 1000 m
1500 m 2000 m 2500 m 3000 m 3500 m 4000 m 4500 m 5000 m
Crosstalk
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2 Duplexing et POTS
3 Atténuation du canal
4 Crosstalk
5 RFI et bruit impulsionnel
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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 f2d|H(f,d)|2avecdla 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!
RFI et bruit impulsionnel
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1 Introduction
2 Duplexing et POTS
3 Atténuation du canal
4 Crosstalk
5 RFI et bruit impulsionnel
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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.
