Sistemi di Telecomunicazione
Caratteristiche dei cavi a coppie simmetriche
(seconda parte)
Universita’ Politecnica delle Marche
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Il doppino in rame
I
E’ costituito da una coppia (pair) di conduttori di rame
opportunamente ritorti (twisted)
I
E’ impiegato per comunicazioni foniche e trasmissione dati
I
Presenta una banda passante inferiore al cavo coassiale
I
Basso costo e semplice installazione
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Rumore sul doppino telefonico
I La presenza di rumore sul doppino telefonico e’ dovuta a diversi fattori di
disturbo, che si possono suddividere in intrinseci (se sono propri della linea) ed
estrinseci (se provengono dall’esterno)
I Fattori di disturbo intrinseci alla linea sono:
I
I
I
I
Rumore termico dovuto alla linea (puo’ essere assimilato in qualche
maniera al rumore Gaussiano bianco)
Echi e riflessioni
Attenuazioni
Cross-Talk (o co-channel interference)
I Fattori di disturbo estrinseci alla linea sono dovuti a rumori di tipo impulsivo,
causati da scariche elettriche, linee di potenza, apparati elettromeccanici, ecc.
I Le fonti di rumore precedentemente elencate, possono essere classificate anche
come limitanti la capacita’ e limitanti le prestazioni del sistema di trasmissione
digitale su doppino. Le fonti di rumore limitanti la capacita’ sono essenzialmente
il rumore termico ed il crosstalk. Sono disturbi caratterizzati da lente variazioni
temporali e quindi i loro effetti possono essere facilmente modellati e predetti.
Le fonti di rumore di tipo impulsivo e man-made, invece, sono classificate come
limitanti le prestazioni. Sono difficilmente modellabili e fortemente
tempo-varianti. Occorrono soluzioni di elaborazione del segnale ad hoc, per
fronteggiarne gli effetti (ad es. robusta codifica FEC, interleaving).
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Immunita’ ai disturbi - trasmissione bilanciata e conduttori
“twistati”
I
Campi elettromagnetici esterni agiscono in ugual modo sui due
conduttori “twisted”
I
Quanto sopra, unitamente alla trasmissione bilanciata, presenta una
protezione ai disturbi
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Riduzione delle emissioni
Grazie alla tecnica di tramissione bilanciata, i campi elettromagnetici
generati separatamente dai due conduttori sono uguali ma in opposizione
di fase, e quindi tendono ad elidersi
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Introduzione della schermatura
Perche’ la schermatura dei cavi
La presenza di schermi puo’ portare i seguenti benefici:
I immunita’ ai disturbi elettromagnetici
I riduzione dell’emissione di radiofrequenza
I uniformita’ del valore dell’impedenza
I riduzione della diafonia (se applicata a singole coppie)
Importanza della corretta messa a terra degli schermi: EMC
Differenti tecniche di schermatura
I FOIL - foglio sottile di alluminato che avvolge il cavo sotto la guaina di
protezione esterna
I CALZA - trecciola di fili di rame che avvolge il cavo, presentando una migliore
conducibilita’ del foglio di alluminio a fronte di una copertura non completa
I FOGLIO + CALZA - il risultato di schermatura e’ sicuramente migliore, ma
aumentano il costo e le dimensioni del cavo
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Tipi di doppino
I
UTP (Unshielded Twisted Pair): Doppino non schermato - Z = 100
Ω
I
FTP (Foiled Twisted Pair): Doppino con schermo globale in foglio
di alluminio - Z = 100 Ω
I
S-UTP o S-FTP: Doppino con schermo globale in foglio di alluminio
e calza in rame - Z = 100 Ω
I
STP (Shielded Twisted Pair): Doppino con singole coppie schermate
piu’ schermo globale - Z = 150 Ω
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Cavo FTP
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Cavi multicoppia
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Rete di distribuzione in rame
Per rete di distribuzione in rame si intende l’insieme dei portanti fisici,
delle loro attestazioni/terminazioni, delle infrastrutture, degli apparati
trasmissivi, degli accessori e degli apparecchi che consentono nel loro
insieme la manipolazione ed il trasporto del segnale trasmissivo dalla
centrale terminale al cliente, e viceversa.
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La rete di distribuzione in rame, cosiddetta elastica, si suddivide in rete primaria, rete
secondaria e raccordo
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I cavi nella rete di distribuzione
I I cavi sono definiti in funzione del numero di coppie (potenzialita’), del diametro
dei conduttori e del tipo di rivestimento impiegato per la protezione.
I I cavi attualmente impiegati hanno una potenzialita’, in funzione del diametro
dei singoli conduttori (0,4 o 0,6 mm), che varia da 10 a 2400 coppie.
I L’idoneita’ alla posa sotterranea o aerea e’ definita dal tipo di protezione del
rivestimento esterno (guaine).
I I cavi per la posa in trincea hanno guaine in polietilene e armatura di nastri in
alluminio ed acciaio, quelli per la posa in canalizzazione hanno, di norma, guaina
in polietilene ed armatura in alluminio, quelli per la posa aerea hanno guaina in
polivinilcloruro, mentre quelli per la posa interna hanno guaine in alluminio e
materiale non propagante la fiamma ed a bassa emissione di fumi.
I L’interno di un cavo puo’ essere riempito con aria (Secco) o con gel
(Tamponato).
I Per terminazioni dei cavi s’intende il complesso di materiali di vario tipo necessari
a terminare, proteggere, permutare, sezionare e numerare le coppie dei cavi.
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Struttura della rete di accesso
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Tecnologie trasmissive su doppini in rete di accesso - I
I Fonica in banda base (analogica, telefono)
I Dati in banda base (analogica, modem)
I Numerica (sistemi xDSL)
I Allocazione dello spettro del canale telefonico per la trasmissione ADSL e VDSL:
I Il VDSL utilizza larghezze di banda assai piu’ elevate, sia in upstream che in
downstream, rispetto all’ADSL. Tali larghezze di banda sono necessarie a
trasmettere ad elevato bit rate, a distanze accettabilmente lunghe. La presenza
del cross-talk impone precisi vincoli sulle velocita’ di trasmissione in funzione
della lunghezza del collegamento e della larghezza di banda di trasmissione.
I Le tecniche che permettono elevati rate di trasmissione (es. VDSL), richiedono
larghezze di banda assai elevate per trasmettere, ma la copertura entro la quale
tali rate di trasmissione sono garantiti, diminuisce drasticamente rispetto alle
tecniche meno veloci:
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Tecnologie trasmissive su doppini in rete di accesso - II
I ADSL: rispetto all’HDSL, si basa sul principio della trasmissione asimmetrica,
con una capacita’ molto maggiore dalla centrale verso utente (downstream)
rispetto alla direzione opposta (upstream). In questo modo viene eliminato
l’effetto della paradiafonia, a meno che non coesistano sullo stesso cavo altri
sistemi bidirezionali. Le tecniche impiegate si basano sul principio generale della
modulazione QAM. La massima velocita’ downstream e’ di 8.1 Mb/s. Viene
impiegato un solo doppino per entrambe le direzioni, con o senza Cancellatore
d’Eco.
I VDSL: e’ uno sviluppo dell’ADSL, che permette di raggiungere velocita’ molto
elevate, sempre con tecnica asimmetrica. Sono previste le seguenti velocita’
nette:
I
I
Downstream: da 12,96 Mb/s a 51,84Mb/s con modulazione 16 CAP
(Modulazione Ampiezza/Fase su 16 portanti)
Upstream : da 1,62Mb/s a 19,44 Mb/s con modulazione QPSK
Ovviamente le lunghezze del doppino devono essere limitate: da 150 a 300 m.
Questo tipo di tecnologia e’ adatto per i sistemi FTTCab, per il tratto fra il
cabinet ONU e l’utente. Il VDSL e’ specificato, come sistema di accesso per i
servizi a larga banda, da DAVIC (Digital Audio & Video Council), assumendo
collegamenti <300m su coppie schermate o su cavo coassiale.
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Tecnologie trasmissive su doppini in rete di accesso - III
I SDSL: usa le stesse tecnologie dell’ADSL, ma consente una trasmissione
bidirezionale di un segnale a 2 Mb/s su un singolo doppino (a differenza
dell’HDSL che richiede 2 doppini). Questo sistema potra’ in prospettiva
sostituire l’HDSL. Non esistono ancora sistemi commerciali di questo tipo.
I CDSL o HDSL-lite: una versione ridotta dell’ADSL, che facilita l’installazione
presso l’utente. E’ anche detta splitterless, in quanto elimina i filtri HPF/LPF di
separazione fra POTS e ADSL. Obiettivi: trasmissione downstream 1.5Mb/s,
trasmissione upstream 256kb/s, distanza: < 2.8Km su cavo 0.4. Questo sistema
dovrebbe in prospettiva sostituire gli attuali modem in banda fonica utilizzati per
i collegamenti residenziali a Internet. Viene attribuita notevole importanza alla
eliminazione dello splitter, in quanto cio’ elimina i costi d’installazione. In
compenso viene accettata una diminuzione delle prestazioni, che si ritiene
adeguata per l’utente residenziale.
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Confronto di sistemi xDSL
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Interfacce su NT-ADSL
La normativa internazionale e le specifiche di Telecom Italia prevedono due interfacce
sull’NT ADSL posto in casa dell’utente:
I Interfaccia ATM-F 25 (a 25 Mb/s con codice 4B/5B)
I Interfaccia Ethernet 10 B-T ( a 10 Mb/s su coppie simmetriche, con protocollo
di accesso MAC)
Queste due interfacce costituiscono la base per lo sviluppo dei servizi che utilizzano i
sistemi ADSL e VDSL per il trasporto dei dati.
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Evoluzione della rete di accesso con sistemi FTTx
L’impiego dei sistemi ADSL rientra nelle architetture della Rete di Accesso che
tendono a rivalutare la rete in rame esistente. Le nuove architetture della rete di
accesso vengono indicate come FTTx (Fiber to The x) e precisamente: FTTB
(X=Building), FTTCab (x=Cabinet), FTTE (X=Exchange), in funzione di dove e’
posizionato l’ONU. Gli elementi della rete FTTX sono:
I TRA: Terminale di Raccolta di Accesso, posto in centrale, che fa da interfaccia
fra le reti dei Servizi e la Rete di Accesso
I Rete PON, basata su tecnica TDM in direzione downstream e TDMA in
direzione upstream. La velocita’ complessiva downstream e’ di 633 Mb/s,
mentre quella upstream e’ di 155 Mb/s
I ONU: Optical Nework Unit: e’ il cabinet posto in vicinanza degli utenti
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Sistema FTTCab
L’architettura piu’ conveniente, dal punto di vista tecnico, e’ rappresentata dai sistemi
FTTCab, attualmente accantonati perche’ richiedono la cablatura generalizzata delle
fibre.L’ADSL e’ impiegato solo nell’ultimo tratto, fra ONU e Terminale di utente. I
sistemi FTTCab dovrebbero servire, in prospettiva, a rinnovare l’intera Rete di
Accesso, eliminando le centrali locali e portando i flussi di utente a poche centrali
(circa 120 sul territorio nazionale), fornite di interfacce STM1 e di autocommutatori
ATM, in grado di gestire sia il traffico telefonico sia il traffico dati. Lo svantaggio
dell’FTTCab e’ l’investimento richiesto per il cablaggio completo del territorio.
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