ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line). VDSL (Very High Date Rate Digital Subscriber Line)

Banda Ancha. Internet. Canalización de la red. Arquitectura. ATM (Asynchronous Transfer Mode). Ancho de banda

  • Enviado por: Pifa
  • Idioma: castellano
  • País: España España
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ADSL / VDSL

En los últimos años se ha venido desarrollando una tecnología de acceso a servicios telemáticos, que aprovecha el actual bucle de abonado, para ofrecer tanto a empresas como a particulares una amplia gama de servicios. En el presente trabajo pretendemos proyectar la aplicación de esta tecnología a la zona de la ciudad de Valencia que nos ha sido asignada.

Por todos es conocida la lentitud del actual acceso a internet mediante módem y línea telefónica analógica. Un primer intento para solventarlo ha sido la RDSI, pero incluso esta tecnología resulta demasiado lenta a la hora de bajarse archivos demasiado grandes, o insuficiente ante la necesidad de establecer por ejemplo una videoconferencia. Esta junto con la posibilidad de ofrecer incluso televisión y vídeo digital es lo que ha llevado al desarrollo de esta nueva tecnología.

Dicha tecnología es conocida con el nombre genérico de XDSL o tecnología DSL (Digital Subscriber Line, Línea Digital de Abonado), y concretamente como ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line, Línea Digital de Abonado Asimétrica), si ofrece de 1.5 a 9 Mb/s para el canal descendente, y de 16 a 640 Kb/s para el ascendente; o VDSL (Very High date rate Digital Subscriber Line, Línea Digital de Abonado de muy Alta Velocidad), si ofrece de 13 a 52 Mb/s para el canal descendente y de 1.5 a 2.3 Mb/s para el ascendente. Esta última tecnología se apoya en la utilización de fibra óptica para acercar más la señal a casa del usuario final, con una pérdida de potencia despreciable, lo que permite velocidades mayores. En pocas palabras, la fibra óptica se podría considerar como una extensión de la central local.

Por otro lado, ATM (Asynchronous Transfer Mode), es la tecnología extremo a extremo que permite que el servicio evolucione de manera fácil, en función de los nuevos requisitos tanto en velocidad como en calidad de servicio ofrecido.

Cabe decir que ADSL es una tecnología actual, que va imponiéndose poco a poco, y que ya esta legislada y regulada mediante las Ordenes Ministeriales 8181 y 8282 de fecha 26 de Marzo de 1999. En nuestro país, Telefónica de España con su marca comercial GigADSL, dará servicio a los denominados Operadores Autorizados, los cuales podrán acceder al bucle de abonado mediante el establecimiento de conexiones ATM entre el domicilio del usuario y un punto de interconexión, denominado Punto de Acceso Indirecto (PAI), donde se concentra todo el tráfico correspondiente a usuarios finales asociados a un Operador Autorizado determinado.

Nuestra compañía ficticia (BG Networks), no es más pues que uno de estos Operadores Autorizados, el cual va a ofrecer sus servicios al barrio de Marxelenes de Valencia.

  • SERVICIOS

  • INTRODUCCIÓN

  • En las siguientes páginas vamos a relatar los distintos tipos de servicios que se van a ofrecer para las tecnologías XDSL.

    Principalmente vamos a ofertar conexión en ADSL y en VDSL debido a un estudio realizado de la zona en la que tenemos que cablear. Primeramente relataremos los servicios que creemos convenientes ofertar debido a este estudio realizado para ADSL y posteriormente se realizará lo mismo para VDSL.

  • ADSL

  • Este tipo de conexión está pensada principalmente para usuarios residenciales que según el estudio realizado, el número de posibles potenciales usuarios de dicho servicio, o lo que se llama coeficiente de penetración es de un 30% aproximadamente. De ese porcentaje también se obtiene que el 20% estaría en condiciones de conectarse a un servicio a 6 Mbps y que el 80% restante se conectaría a otro servicio de menor velocidad pero de un precio más asequible, esto sería a una velocidad de 2 Mbps aproximadamente.

    Se podía haber elegido cualquier otra velocidad, pero se han elegido estas dos debido a que la mayoría de la gente no estaría en condiciones de aceptar un servicio de mayor velocidad y mucho más caro para satisfacer unas exigencias que con unas velocidades menores y a precios más populares también quedarían perfectamente cubiertas.

    Lo que nos define principalmente el porcentaje de penetración es el elevado precio de esta tecnología, ya que aunque no habría que cablear porque en teoría se aprovechan los cables de pares de la red telefónica actual, sí que habría que colocar un módem de ADSL, además de una set-top-box para la televisión y una caja de toma de red en cada hogar del usuario. El precio de todo esto sería aproximadamente:

    2 Módems ADSL DMT ! 60.000 ptas.

    Set-Top-Box (MPEG-2) ! 30.000 ptas.

    Caja de toma NT de usuario ! 2.000 ptas.

    que hacen un total aproximado de 92.000 ptas./usuario.

    A la hora de definir anchos de banda y velocidades para ADSL se definen varios tipos de canales:

    UPSTREAM: o canal de ascenso. Es el que lleva la información del usuario a la central. No requiere demasiada velocidad debido a que el flujo de datos es muy pequeño.

    DOWNSTREAM: o de descenso. Es el que lleva los datos de la central a casa del usuario. Requiere gran velocidad debido al gran flujo de datos.

    POTS: (Plain Old Telefonical Services). Son los servicios analógicos de la red telefónica actual.

    La distribución dentro del ancho de banda de estos canales es:

    Entre paréntesis aparecen los límites de velocidad necesarios para el correcto funcionamiento en ADSL. Para ADSL el ancho de banda de cada canal se mantiene constante sean cuales sean las velocidades que se utilicen debido a la modulación utilizada, en nuestro caso la DMT.

    • Servicio a 2 Mbps :

    ADSL a 2 Mbps no nos deja demasiada libertad a la hora de elegir los servicios debido a la escasa velocidad proporcionada. La distribución del ancho de banda para este tipo de servicio sería:

    Esto es:

    4 KHz ! POTS (telefonía analógica, fax, ...).

    64 - 640 Kbps ! UPSTREAM (retorno de usuario).

    2 Mbps ! DOWNSTREAM (descendente de la central).

    A partir de aquí ya podemos definir los servicios que estaríamos en condiciones de ofrecer:

    Servicios DOWNSTREAM

    Retorno UPSTREAM

    TV (2-8 Mbps)

    64 kbps

    Internet (64 kbps-1.5 Mbps)

    64-256 kbps

    N/VOD (1.5-3 Mbps)

    64 kbps

    (1)Videojuegos (64 kbps-2.4 Mbps)

    64 kbps

    (1)Música a la carta (192-256 kbps)

    64 kbps

    Videoconferencia ( 384 kbps - 1.5 Mbps)

    384 kbps-1.5 Mbps

    En esta tabla, como ya se ha dicho anteriormente se pueden observar los servicios que ofreceríamos estando entre paréntesis las velocidades requeridas para el correcto funcionamiento de dicho servicio. Aquellos que llevan un (1) son aquellos servicios que vamos a suponer que no van a ser muy solicitados, pero se podrían incluir en cualquier paquete en el caso en que fuera necesario sin más dilación que usando el ancho de banda destinado a videoconferencia, o TV, ya que vamos a suponer, y esto es una limitación importante, que por un mismo interfaz no podemos utilizar estos servicios simultáneamente.

    Para este servicio los paquetes que podríamos ofrecer serían los siguientes:

    • # 1: Internet

    - DOWNSTREAM------------------------UPSTREAM

    • Internet (1.024 Mbps)-------------------128kbps

    • Videoconferencia (512kbps)---------- 384 kbps

    • # 2: Internet + TV

    - DOWNSTREAM------------------------UPSTREAM

    • TV ó NVOD ó

    Videoconferencia-----------------------384 kbps

    (2.048 Mbps)

    • Internet (64kbps)----------------------- 64 kbps

    Como ya se ha explicado anteriormente hemos puesto TV ó NVOD ó Videoconferencia porque no vamos a poder usar ambos simultáneamente ya que suponemos que si se ve la televisión no se está viendo NVOD, que es también por la televisión, y por supuesto tampoco su podría estar haciendo una videoconferencia por la misma razón.

    Para acabar de definir este servicio tendríamos que hablar un poco más del NVOD o lo que es lo mismo, del vídeo casi bajo demanda.

    El VOD o vídeo bajo demanda es la posibilidad de ofertar una o varias películas pero a cualquier hora, es decir, cuando lo pida el usuario. Esto nos llevaría a tener que usar muchos canales del servidor de VOD para un solo usuario, ya que otro usuario puede querer ver la misma película que nosotros pero a otra hora distinta, con lo que harían falta muchos más canales, con es consiguiente aumento disparatado del precio.

    Una forma de ofrecer VOD con un coste mucho más reducido sería lo que se llama NVOD o vídeo casi bajo demanda, que consiste en lo mismo que el VOD pero aquí no ofrecemos la película cuando la pida el usuario, sino cuando nosotros queramos, habiendo prefijado antes, claro está, un horario. Esto quiere decir que si una película dura dos horas aproximadamente nosotros la vamos a ofertar cada media hora por ejemplo, de tal forma que necesitaríamos solamente cuatro canales por película a transmitir y para todos los usuarios.

    8.00

    8.30

    9.00

    9.30

    10.00

    CANAL-1

    Película1

    (Continúa)

    (Continúa)

    (Continúa)

    Película1

    CANAL-2

    (Continúa)

    Película1

    (Continúa)

    (Continúa)

    (Continúa)

    CANAL-3

    (Continúa)

    (Continúa)

    Película1

    (Continúa)

    (Continúa)

    CANAL-4

    (Continúa)

    (Continúa)

    (Continúa)

    Película1

    (Continúa)

    De esta forma el número de canales queda enormemente reducido y nos bastaría colocar un servidor Media Cube 30 para satisfacer nuestras necesidades y transmitiendo mediante MPEG-2. Este servidor nos permite tener aproximadamente unos 100 canales MPEG-2, con lo que podríamos dar a elegir de entre unas 25 películas, siendo el precio del servidor de unas 20.000.000 ptas.

    • Servicio a 6 Mbps:

    Este servicio ya nos da un poco más de libertad y ya podemos poner canales broadcast aparte de lo que ya teníamos. La distribución del ancho de banda aquí es:

    Esto es:

    4 KHz ! POTS (telefonía analógica, fax,...).

    64 - 640 Kbps ! UPSTREAM (retorno de usuario).

    2 Mbps ! DOWNSTREAM (descendente de la central).

    A partir de aquí ya podemos definir los servicios que estaríamos en condiciones de ofrecer:

    Servicios DOWNSTREAM

    Retorno UPSTREAM

    TV (2-8 Mbps)

    64 kbps

    Broadcast (Películas-4Mbps, Deportes-6Mbps, demás canales-3Mbps)

    64 kbps

    Internet (64 kbps-1.5 Mbps)

    64-256 kbps

    N/VOD (1.5-3 Mbps)

    64 kbps

    (1)Videojuegos (64 kbps-2.4 Mbps)

    64 kbps

    (1)Música a la carta (192-256 kbps)

    64 kbps

    Videoconferencia ( 384 kbps - 1.5 Mbps)

    384 kbps-1.5 Mbps

    En estos servicios también ocurre lo anterior, es decir, en (1) vamos a suponer que no va a ser muy solicitado pero se podrían ofrecer ya que sobre un mismo interfaz no podemos realizar varios servicios a la vez.

    Para este servicio los paquetes que podríamos ofrecer serían los siguientes:

    • # 1: Películas + Broadcast

    - DOWNSTREAM--------------------------------UPSTREAM:

    * Películas ó NVOD

    ó Videoconferencia--------------------------------384 kbps

    ó TV (5.12Mbps)

    * Internet (512 kbps)--------------------------------64 kbps

    • # 2: Deportes + Broadcast

    - DOWNSTREAM--------------------------------UPSTREAM:

    * Deportes ó NVOD

    ó Videoconferencia--------------------------------384 kbps

    ó TV (6.144Mbps)

    * Internet (64 kbps)----------------------------------64 kbps

    • # 3: Todo Broadcast

    - DOWNSTREAM------------------------------- UPSTREAM:

    * Broadcast ó NVOD

    ó Videoconferencia-------------------------------- 384 kbps

    ó TV (6.144Mbps)

    * Internet (512 kbps)---------------------------------64 kbps

    Se ha optado por dar este último servicio a 6Mbps debido a que los usuarios a los que va dirigido ADSL no son empresas y en la sociedad actual uno de los valores que prima por encima de los demás es el de los deportes, o mejor dicho, del fútbol.

    Si no hubiéramos elegido esta opción nos hubiéramos ahorrado mucho dinero, debido a que usaríamos menos multiplexores, pero sería más correcto decir que hubiéramos perdido mucho dinero ya que habríamos perdido conexiones seguras y así podríamos haber amortizado una posible posterior ampliación de nuestra red, debido sobre todo al abaratamiento de este tipo de tecnologías.

  • VDSL

  • Estos servicios van a estar orientados principalmente a empresas y a diferentes organismos que puedan necesitar estos avances, como pueden ser: universidades, centros de enseñanza, centros de enseñanza a discapacitados, etc.

    En este caso el coeficiente de penetración que hemos obtenido, según la demanda, es del 20%, dentro del cual un 40% demandaría Modo C y un 60% Modo D. Cabe decir que el Modo C alcanza una velocidad, sentido descendente, de 26Mbps aproximadamente y el Modo D 13Mbps. En sentido ascendente ambos soportan una velocidad de 1.6Mbps.

    Al igual que en ADSL, podríamos haber ofertado dos modalidades más (según el modelo DAVIC 1.0) pero nos habría supuesto un coste bastante mayor. Con lo que ofrecemos garantizamos que se podrán satisfacer ampliamente las exigencias propuestas por nuestros compradores.

    Como ya se ha visto, la tecnología VDSL hace uso de fibra óptica para conseguir las velocidades requeridas, que luego de ésta se extraerán los cables de pares que irán a nuestros compradores. Pues bien, debido al ruido principalmente, sobre todo de telediafonía, los metros de cable de pares que nosotros utilicemos para llegar hasta el usuario van a ser lo que determine la velocidad que vamos a poder ofertar. A continuación se expone un gráfico ilustrativo:

    Según la norma DAVIC 1.0, desde 1kft (300m) hasta 4.5 kft (1500 m) abarcaría la distancia que debe de haber de cable de pares para conseguir el rango de velocidades de VDSL. En nuestro caso, para el Modo C sería una distancia no mayor de 3kft (1km) y para el Modo D de 4.5kft (1.5km).

    De este gráfico podemos también hacernos una idea de la variación de la capacidad espectral del cable de pares en cuanto a la distancia.

    En lo que se refiere al habitáculo del usuario, habría que colocar un módem VDSL, además de una set-top-box para la televisión y una caja de toma de red por cada usuario. Ascendiendo todo lo anterior a un total de:

    Módem VDSL ! 50.000 ptas.

    Set-Top-Box (MPEG-2) ! 30.000 ptas.

    Caja de toma NT de usuario ! 2.000 ptas.

    que hacen un total aproximado de 82.000 ptas./usuario.

    Para el modelo de set-top-box que se instalará en casa del usuario hemos elegido el modelo Divicom MPEG-2 frente al MPEG-1 ya que a pesar de que su precio es mayor (5000 pts más caro por unidad) sus prestaciones son superiores y facilita una posterior ampliación de los servicios ofrecidos al usuario. En sus aplicaciones, además de la mayor calidad de transmisión de películas y conciertos, cabe destacar la posibilidad de la transmisión de imágenes de alta definición, utilidades interactivas, multimedia, etc.

    En lo que se refiere al módem VDSL, hay que puntualizar la necesidad de un módem en la central por cada usuario, cosa que va a influir mucho en el coste total.

    Al igual que en ADSL, a la hora de definir anchos de banda y velocidades para VDSL se definen varios tipos de canales:

    UPSTREAM: o canal de ascenso. Es el que lleva la información del usuario a la central. No requiere demasiada velocidad debido a que el flujo de datos es muy pequeño.

    DOWNSTREAM: o de descenso. Es el que lleva los datos de la central a casa del usuario. Requiere gran velocidad debido al gran flujo de datos.

    POTS: (Plain Old Telefonical Services). Son los servicios analógicos de la red telefónica actual.

    La distribución dentro del ancho de banda de estos canales es:

    Modo VDSL

    Velocidad

    Downstream

    Velocidad

    Upstream

    Canal Downstream fld fhd

    Canal Upstream flu fhu

    C

    25.92 Mbps

    1.62 Mhz

    0.972 Mhz 8.748 Mhz

    10.732 Mhz 11.947 Mhz

    D

    12.96 Mbps

    1.62 Mhz

    0.972 Mhz 4.860 Mhz

    5.872 Mhz 7.087 Mhz

    A partir de estas especificaciones podemos definir los servicios que estaríamos en condiciones de ofrecer:

    Servicios DOWNSTREAM

    Retorno UPSTREAM

    Acceso a Internet (64 Kbps-1.5 Mbps)

    64-128 Kbps

    Servidor de internet (256 Kbps)

    1.5 Mbps

    Videoconferencia (384 Kbps-1.5 Mbps)

    384 kbps-1.5 Mbps

    Tele-enseñanza (1.5-3 Mbps)

    64-384 Kbps

    Servicios de información (1.5 Mbps)

    64 Kbps

    Telecompra (1.5 Mbps)

    64 Kbps

    RDSI (192 Kbps)

    192 Kbps

    VOD (1.5-3 Mbps)

    64 Kbps

    NVOD (1.5-3 Mbps)

    64 Kbps

    TV (2-8 Mbps)

    64kbps

    Broadcast (2-8 Mbps)

    64kbps

    HDTV (15 Mbps)

    64kbps

    Aquí lo que hemos hecho es añadir a todos los servicios de ADSL todos aquellos que van a interesar a sobre todo empresas, como es el acceso a internet a alta velocidad, servidor de internet, tele-educación, servicios de información, telecompra, etc.

    A continuación vamos a definir los dos grandes servicios ofertados para VDSL. Como veremos, su principal diferencia radica en el número de servicios y la calidad de los mismos que son capaces de ofrecer cada uno.

    Antes de hablar sobre las distintas modalidades del servicio VDSL supondremos que la modulación utilizada en sentido descendente(downstream) es 16 CAP(16 niveles) y la modulación en sentido ascendente(upstream) es QPSK.

    Servicio MODO C:

    La distribución del ancho de banda para este tipo de servicio sería:

    Esto es:

    4 KHz ! POTS (telefonía analógica, fax, ...).

    25.92 Mbps ! DOWNSTREAM (descendente de la central).

    64 Kbps-1.62 Mbps ! UPSTREAM (retorno de usuario).

    Para este servicio los paquetes que podríamos ofrecer serían los siguientes:

    • # 1: Internet:

    -DOWNSTREAM---------------------UPSTREAM

    • Internet (10 Mbps)-------------------128kbps

    • Servidor de Internet (256kbps)----1.5Mbps

    • # 2: Internet+TV:

    - DOWNSTREAM------------------------UPSTREAM

    • HDTV(15Mbps)-------------------------64 Kbps

    • Videoconferencia(1Mbps)-------------1Mbps

    • Internet (10Mbps)----------------------- 640 Kbps

    • # 3: Aplicaciones(1):

    - DOWNSTREAM------------------------UPSTREAM

    • Tele-enseñanza(5Mbps)----------------384 Kbps

    • Videoconferencia(1Mbps)--------------1Mbps

    • Servicios de Información (10Mbps)-- 64 Kbps

    • Acceso a Internet(10Mbps)-------------384kbps

    • # 3: Aplicaciones(2):

    - DOWNSTREAM------------------------UPSTREAM

    • Tele-compra(5Mbps)-------------------384 Kbps

    • Videoconferencia(1Mbps)--------------1Mbps

    • Servicios de Información (10Mbps)-- 64 Kbps

    • Acceso a Internet(10Mbps)-------------384kbps

    • # 4: Aplicaciones(3):

    - DOWNSTREAM------------------------UPSTREAM

    • Tele-compra(5Mbps)-------------------384 Kbps

    • Servicios de información(10Mbps)-----1Mbps

    • Acceso a Internet(10Mbps)-------------384kbps

    • RDSI(192kbps)----------------------------192kbps

    En este servicio, debido a sus grandes prestaciones, no va a hacer falta elegir entre un servicio u otro en un instante determinado en un mismo interfaz, sino que podremos usar simultaneidad.

    • Servicio MODO D:

    La distribución del ancho de banda para este tipo de servicio sería:

    Esto es:

    4 KHz ! POTS (telefonía analógica, fax, ...).

    13 Mbps ! DOWNSTREAM (descendente de la central).

    64 Kbps-1.62 Mbps ! UPSTREAM (retorno de usuario).

    Para este servicio los paquetes que podríamos ofrecer serían los siguientes:

    • # 1: Internet:

    -DOWNSTREAM---------------------UPSTREAM

    • Internet (10 Mbps)-------------------128kbps

    • Servidor de Internet (256kbps)----1.5Mbps

    • # 2: Internet+TV:

    - DOWNSTREAM------------------------UPSTREAM

    • Películas ó NVOD

    ó Videoconferencia----------------------384 Kbps

    ó TV (5.12Mbps)

    • Videoconferencia(1Mbps)-------------1Mbps

    • Internet (6Mbps)----------------------- 384 Kbps

    • # 2: Aplicaciones(1):

    - DOWNSTREAM------------------------UPSTREAM

    • Tele-enseñanza(5Mbps)----------------384 Kbps

    • Videoconferencia(1Mbps)--------------1Mbps

    • Servicios de Información (5Mbps)-- 64 Kbps

    • Acceso a Internet(1Mbps)-------------384kbps

    • # 2: Aplicaciones(2):

    - DOWNSTREAM------------------------UPSTREAM

    • Tele-compra(5Mbps)-------------------384 Kbps

    • Videoconferencia(1Mbps)--------------1Mbps

    • Servicios de Información (5Mbps)-- 64 Kbps

    • Acceso a Internet(1Mbps)-------------384kbps

    • # 2: Aplicaciones(3):

    - DOWNSTREAM------------------------UPSTREAM

    • Tele-compra(5Mbps)-------------------384 Kbps

    • Servicios de información(2Mbps)-----1Mbps

    • Acceso a Internet(5Mbps)-------------384kbps

    • RDSI(192kbps)----------------------------192kbps

    Cabe destacar que en el paquete de Internet+TV, vamos a suponer que no va a ser muy solicitado pero se podrían ofrecer ya que sobre un mismo interfaz no podemos realizar varios servicios a la vez.

  • CANALIZACIÓN

  • Canalización y Alimentación de la Red

  • Una vez determinados los servicios a ofertar y la técnica de implementación (VDSL/ADSL) que utilizaremos para proveer los citados servicios a cada usuario, a continuación se detalla el cableado requerido en la zona que se nos ha sido asignada, tanto para ADSL como para VDSL.

    Lo primero que se ha hecho es contabilizar el numero de viviendas en la zona asignadas. Con ayuda del programa Autocad v14 se obtiene la superficie de cada una de las fincas, que multiplicada por su altura, nos da la superficie total habitable. Para calcular el número de viviendas totales se supone que cada vivienda tiene 150 m2. Dividiendo pues la superficie por 150 se obtiene el número total de viviendas, y por tanto de posibles usuarios en nuestra zona.

    Lo que hicimos fue dividir el plano en zonas, y numerar cada parcela para posteriormente medir el area de cada una de ellas. Para que al medir el área, Autocad nos devolviera esta en unidades reales directamente (y no en unidades de Autocad), lo que hicimos fue un escalado del plano utilizando la escala adjunta, previamente a la realización de las medidas. Por último pasamos todas estas medidas a una hoja de cálculo en Excel para, de forma cómoda y rápida, calcular el número de viviendas en nuestra zona. Dicha tabla se puede encontrar el la correspondiente sección de la página web del proyecto.

    Nº total de usuarios = 17.899 " 17.900

  • Estructura de la red de fibra óptica. Posición de los ONU. Planificación de los enlaces ópticos

  • La estructura de la red de fibra óptica la se puede observar en el plano que se adjunta.

    La posición de los ONU se ha elegido de manera que se pueda llegar sin problemas, con el modo ofertado (Modo C) a todos los usuarios de VDSL. Como el modo C llega hasta 1000 m, con situar dos ONU y usando la central podríamos llegar a todos los usuarios (después se comprobará mediante el calculo de parámetros). Además, se ha tenido en cuenta la proximidad a los principales núcleos de usuarios de VDSL.

    Para VDSL, tras realizar un estudio de los posibles usuarios en la zona a cablear, contabilizamos un total de 44, que tras aplicar un porcentaje de penetración del 20%, calculado teniendo en cuenta la competencia ya existente con otras compañías, obtenemos que son 9 los usuarios que se abonarán a nuestro servicio de VDSL.

    La red troncal de fibra óptica tendrá una topología en estrella por las siguientes causas:

    • Necesidad de no cruzar muchas veces la línea del tranvía, en nuestro caso la línea 4, que atraviesa toda nuestra zona (Mirar mapa). Con esta topología, hemos conseguido que solo sea necesario atravesar una vez las vías.

    • Si hubiésemos utilizado una configuración en anillo, en cada uno habrían sido necesarios cuatro conversores optoelectrónicos, dos para transformar la señal de óptica a eléctrica y otros 2 para volver a tener una señal de salida óptica que continuase por el anillo. Sin embargo, utilizando la topología en estrella hemos conseguido ahorrarnos 2 conversores optoelectrónicos (uno de los elementos más costosos de la instalación), ya que nuestras ONUs, están situadas en los extremos de la red.

    Además, se instalaran dos fibras ópticas más por ONU para en caso de fallo de una de ellas, se pueda sustituir sin demasiados costes.

    Para el caso de ADSL, como para la velocidad ofertada (8,448 Mb/s) se puede llegar hasta una distancia de 2,7 Km., desde la misma central se pueden sacar los cables de pares hasta la toma de usuario (también se comprobará después).

    Si se diera el caso de no llegar a alguno de estos usuarios con la velocidad requerida, como tenemos capacidad suficiente en la fibra óptica, para abastecer a más usuarios, podríamos aprovechar la red troncal de fibra óptica de VDSL para sacar los cables de pares desde una de las ONU llegando entonces sin problemas hasta el citado usuario.

  • Equipos terminales de red central

  • Para conocer la velocidad que tendrán los enlaces entre las ONU y la central a través de la fibra calculamos la suma de las velocidades requeridas:

    Velocidades

    Descenso

    Ascenso

    ONU

    A

    90.72 Mb7s

    8.1 Mb/s

    B

    38.88 Mb/s

    3.24 Mb/s

    C

    38.88 Mb/s

    3.24 Mb/s

    Luego tanto para el caso de la ONU B como para el de la ONU C se puede utilizar la fibra con una velocidad de 155Mb/s (mínima posible), que nos aporta más de la capacidad requerida por el total de nuestros usuarios. Lo mismo ocurre para el ascenso.

    A continuación pasamos a describir la estructura de nuestras ONUs:

    ONU A (Central Local):

    Debido a la localización de nuestra central, hemos podido abastecer directamente desde ésta a un alto porcentaje de usuarios (los más próximos a ella).

    Desde este ONU se conectan 5 usuarios (3 Modo D y 3 Modo C).

    Como esta situado en la central, no será necesario multiplexar los 5 canales para transmitirlos por la fibra (no hay).

    Tendremos 4 conversores optoelectrónicos para podes enviar las señales a través de las fibra hasta los otros dos ONU (dos para los canales ascendentes y dos para los descendentes).

    ONU B:

    A esta ONU se conectaran 2 usuarios (uno en el modo C y otro en el modo D).

    Para poder enviar la información a través del cable de fibra óptica, será necesario multiplexar. El esquema de los multiplexores es el siguiente:

    25'92 Mb/s

    1'62 Mb/s

    155'54 Mb/s

    155'54 Mb/s

    1'62 Mb/s

    12'96 Mb/s

    Además serán necesarios dos conversores optoelectrónicos: uno para el canal ascendente y otro para el descendente.

    ONU C:

    A esta ONU se conectaran 2 usuarios (uno en el modo C y otro en el modo D).

    Para poder enviar la información a través del cable de fibra óptica, será necesario multiplexar. El esquema de los multiplexores es el siguiente:

    25'92 Mb/s

    1'62 Mb/s

    155'54 Mb/s

    155'54 Mb/s

    1'62 Mb/s

    12'96 Mb/s

    Además serán necesarios dos conversores optoelectrónicos: uno para el canal ascendente y otro para el descendente.

  • Canalización de red óptica y red de cable de pares

  • La canalización de la red de fibra óptica puede verse en el plano, del que se obtienen las distancias para las dos rama (dos ONU):

    Distancia desde la central

    (ONU A)

    ONU B

    1155m

    ONU C

    1080m

    El cable de fibra óptica utilizado es el A-DF(ZN)24...E9 (1x4). Usaremos uno para cada ONU, con lo que conseguimos:

    • 2 fibras: una para el canal ascendente y otra para el descendente.

    • 2 fibras de reserva.

    Para el cableado de ADSL aprovechamos los cables de pares que ya están instalados, por lo que no hemos tenido que realizar obra civil, la parte más costosa de este tipo de proyectos.

    No obstante se podría suponer que un 20% de las líneas están cargadas o en mal estado y habría que sustituirlas. No lo tendremos en cuenta.

    Cableado para los cuatro peores casos de ADSL (usuarios mas alejados de la central):

    Cables

    200 pares

    50 pares

    20 pares

    5 pares

    Casos

    1

    885m

    225m

    80m

    15m

    2

    1150m

    205m

    90m

    30m

    3

    1150m

    210m

    100m

    30m

    4

    1030m

    155m

    115m

    30m

    NOTA: Con los cables de 20 pares hemos llegado hasta la base del edificio, y los de cinco, son con los que subimos hasta cada planta del edificio, y de ahí ramificamos a cables de un par que llegan hasta cada usuario. Hemos supuesto para calcular la distancia de cables de 5 pares, que cada piso tiene una altura media de 3 metros.

    Los cables utilizados han sido:

    • DWUG(50 pares).

    • DWUG(20 pares).

    • DWUG(5 pares).

    • DW10(1par).

    Los cables de 200 pares, están formados por cuatro cables de 50 pares.

    Para VDSL, el cableado se ha hecho para todos los usuarios que finalmente se abonaran (9 en total). De ellos:

    Modo C

    40%

    4

    Modo D

    60 %

    5

    En el calculo de parámetros, se calcularan para los 5 peores casos de todos los posibles (44). Si se cumplen las exigencias mínimas para estos casos, también se cumplirán para el resto.

    Cableado para los cinco peores casos (de todos los que posiblemente quieran este servicio ) de VDSL. Estos casos están marcados en el mapa:

    Cables

    5 pares

    1 par

    Casos

    A

    535m

    350m

    B

    535m

    320m

    C

    90m

    170m

    D

    -

    280m

    E

    175m

    240m

  • Alimentación de red

  • Para la alimentación de los ONU, se instalarán también unos cables de alimentación que irán paralelos (en la misma canalización) que los cables de fibras ópticas.

  • PARÁMETROS

  • Lo primero que hicimos en el grupo de parámetros es intentar seguir los pasos de los ejemplos que venian en la presentación de proyecto para hacernos una idea de lo que había que hacer. Este primer contacto lo hicimos apoyándonos en Excel, incluso llegamos a pensar que el trabajo final lo podríamos haber hecho en esta hoja de cálculo, pero pronto vimos que no era una herramienta lo suficientemente potente para nuestros propósitos. No obstante este trabajo inicial nos sirvió posteriormente para comprobar el buen funcionamiento de nuestros programas en Matlab, y como un potente instrumento de apoyo para el desarrollo de estos.

    Una vez vimos la imposibilidad de trabajar integramente en Excel nos pusimos a traducir toda la tarea ya realizada en este entorno al lenguaje de programación utilizado por Matlab.

  • PARÁMETROS DE ADSL

  • Características del sistema ADSL

    CANAL DOWNSTREAM

    Velocidad hasta 8Mb/s en saltos de 32 Kb/s.

    Frecuencia inferior 50 Khz

    Frecuencia superior 1.1 Mhz

    Potencia transmitida 20 dBm

    Modulación DMT

    Número de subportadoras 250

    Vel. Subport.(baudios) 4044

    Modulación de cada Subportadora 16-QAM, 32-QAM,64-QAM, 128-QAM, 256-QAM

    CANAL UPSTREAM

    Velocidad 160 Kb/s

    Frecuencia inferior 25 Khz

    Frecuencia superior 50 Khz

    Potencia transmitida 15 dBm

    Modulación DMT

    Número subportadoras 5

    Vel. Subport.(baudios) 4044

    Modulación de cada Subportadora 16-QAM, 32-QAM,64-QAM, 128-QAM, 256-QAM

    Con la experiencia adquirida en nuestro trabajo con Excel nos centramos directamente en el cálculo de la SNR para cada canal a partir de el EL-FEXT.

    Este EL-FEXT lo calculamos a partir de las fórmulas del enunciado, y es donde descubrimos una vez más la importancia de las unidades.

    Como el EL-FEXT sólo depende de la frecuencia, podemos calcularlo exclusivamente para la banda de frecuencias de nuestro interés, y en tantos puntos de frecuencia como queramos. Como lo que nos interesa saber es la SNR de cada subcanal, y esta coincide con el EL-FEXT, lo que hacemos es calcularlo para cada una de las 250 frecuencias centrales de cada subportadora.

    Así pues las fórmulas utilizadas fueron las siguientes:

    N: número de cables de pares interferentes, será 199, 49, 19 o 4, dependiendo del tramo en que nos encontremos.

    : constante 2.623E-7.

    f: frecuencia en MHz.

    d: longitud del tramo de cable en metros.

    Esta es una fórmula alternativa para el EL-FEXT, que nos sirve sólo de trámite para calcular el total. Concretamente este sería el EL-FEXT “alternativo” para un cable de d metros de longitud y n pares interferentes.

    A partir de los distintos EL-FEXT alternativos obtenemos el total sumándolos:

    La SNR se calcula por tanto como:

    SNR(dB) = EL-FEXT(dB) = -10·log10(EL-FEXTT)

    Y en unidades lineales como:

    SNR = 1 / EL-FEXTT

    Esta SNR lineal es la que vamos a utilizar para ver si es la relación señal a ruido la que nos limita la eficiencia espectral máxima alcanzable para cada caso de ADSL. Esto se comprobará de la forma que se detalla a continuación.

    Si la Rmax obtenida con la fórmula

    es mayor que 8.088 Mb/s, entonces lo que nos limita la eficiencia espectral máxima no es la SNR del canal, si no la modulación utilizada para cada subcanal. Para darse cuenta de este hecho sólo nos hace falta calcular cuanto valdría dicha eficiencia espectral en el caso en que tuviéramos en todos los canales la mejor modulación, la de 256-QAM:

    Rmax = 8 bits/símbolo · 4044 simb./(seg·portadora) · 250 portadoras=8.088 Mb/s

    Hata ahora hemos estado explorando los límites de la eficiencia espectral, pero no hemos dicho nada de cual es realmente la eficiencia espectral. Podemos adelantar que esta R nos va a venir impuesta por la BER.

    El siguiente paso es el cálculo de la BER media. Antes de realizar este cálculo, convendría aclarar una serie de condicionantes utilizados en nuestro método de trabajo:

    • La probabilidad de error umbral media se puede obtener suponiendo que las probabilidades de error obtenidas en cada subcanal son independientes entre sí.

    • Tomamos como tasa de error límite en cada subcanal 10^(-4), de modo que si el modulador detecta una tasa mayor que ese valor, cambia a la siguiente modulación con un número menor de niveles.

    • Suponemos imperfecciones en el demodulador, de modo que sobre el margen teórico umbral para cada modulación n-QAM es necesario sumarle 9.8 dB para cada una de las probabilidades de error.

    Veamos ahora nuestro algoritmo de trabajo para nuestro cálculo de la BER:

    Cabe decir, que haremos uso de unas gráficas en las que vienen definidas las distintas probabilidades de error para unas relaciones señal a ruido determinadas. Para ello, utilizaremos diversos programas de Matlab, que describiremos más adelante.Éstos nos ayudarán a interpolar datos, y a seleccionar las mejores técnicas de modulación en función de cálculos previos.

    • Para empezar, nos construimos la tabla `'BER frente a relación señal a ruido'', por supuesto, mediante Matlab.

    • Ahora, para cada valor de relación señal a ruido que nosotros tengamos, restaremos un valor de 9.8 dB por las razones ya comentadas.

    • Evaluamos la tasa límite, que podrá encontrarse entre dos tipos distintos de modulación.

    • Elegimos el tipo de modulación más adecuada, que siempre será la que se encuentre en un lugar inmediatamente inferior al punto (x,y), siendo:

    • x : relación señal a ruido en cada canal.

    • y: BER.

    Esto lo haremos para cada uno de los subcanales. Aquí comprobamos la utilidad de una herramienta tan poderosa como el Matlab.

    A partir de cada una de las probabilidades anteriores obtendremos la BER media promediando:

    A continuación, una vez diseñado el supuestamente correcto cableado, comprobamos el acierto de nuestra elección de la red, contando con los casos más difíciles, esto es, más alejados y con menos probabilidad de satisfacer. Con lo cual satisfacemos sobradamente todas nuestras espectativas de servicio. Este paso vendrá detallado más adelante

    Gracias a este método de trabajo, conseguimos resolver eficazmente los problemas que se nos planteaban. En caso de que al aplicar nuestros programas nos hubiéramos dado cuenta de la imposibilidad de llevar a cabo alguno de los objetivos fijados, hubiéramos optado por cambiar nuestro cableado, hasta dar con la solución óptima.

    En el proceso del cálculo de la BER hemos obtenido también un vector de una fila y 250 columnas. Cada una de dichas columnas representa un subcanal del canal downstream, y su contenido indica el tipo de modulación utilizada en él, codificada de la forma que se indica en el programa (6: 256-QAM, 5: 128-QAM, 4: 64-QAM, 3: 32-QAM, 2: 16-QAM y 1: QPSK). Este vector es el que nos permite calcular la eficiencia espectral actual como:

    Donde K vale 8bits/simb. para 256-QAM, 7 para 128-QAM, 6 para 64-QAM, 5 para 32-QAM, 4 para 16-QAM y 2 para QPSK .

    La modulación DMT permite estar monitorizando en todo momento cada uno de los subcanales, de forma que si se observa una variación de la SNR existente e impuesta por las características de potencia de señal emitida y ruido de telediafonía, el sistema se podría adaptar a esta nueva situación del subcanal, utilizando una modulación mejor o peor segun la SNR aumente o disminuya respectivamente para dicho subcanal.

  • PARÁMETROS VDSL

  • En los sistemas VDSL el canal downstream ocupa espectralmente frecuencias más bajas que el canal upstream, como se puede observar el las gráficas del punto de servicios.

    Según el estudio realizado sobre los servicios ofertados los modos empleados para VDSL serán el C y el D, cuyas frecuencias y velocidades máximas son las siguientes:

    Modo

    Velocidad

    Downstream

    Velocidad upstream

    Canal downstream

    Canal upstream

    finf

    fsup

    finf

    fsup

    C

    25,92 Mb/s

    1.62 Mb/s

    0.972 MHz

    8.748 MHz

    10.7325 MHz

    11.9475 MHz

    D

    12.96 Mb/s

    1.62 Mb/s

    0.972 MHz

    4.860 MHz

    5.8725 MHz

    7.0875 MHz

    Para realizar el cálculo de los parámetros además de tener en cuenta las velocidades requeridas para cada aplicación, debemos ajustarnos a los requisitos exigidos por la normativa para sistemas VDSL:

    • La potencia transmitida en sentido ascendente (Set-top-box ! dispositivo de red) especificada en DAVIC 1.0 es de 15 dBm (transmisor activo) y para el sentido descendente (dispositivo de red ! Set-top-box) la máxima potencia transmitida es de 15 dBm y la mínima -15 dBm.

    • La potencia recibida en upstream a la entrada del recinto de la terminación de red debe ser de 0 dBm y en downstream la mínima potencia recibida a la entrada de la Set-top-box debe ser de -35 dBm, tomándose como referencia -20 dBm de potencia a la salida de la terminación de red.

    • La tasa de error binaria en línea la tomamos simplificada a efectos de cálculo, sin incluir el efecto de los códigos correctores/ detectores, de valor inferior a 10-4.

    • La relación S/N mínima para downstream, dejando un margen considerable para posibles desviaciones por imperfecciones en la detección de la señal, introducción aleatoria de ruido, etc., (con modulación 16CAP=16QAM) es de 27dB.

    La relación S/N mínima para el canal upstream (con modulación QPSK) es de 21dB.

    Concluyendo:

    CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA VDSL

    TRAMA DOWNSTREAM

    TRAMA

    UPSTREAM

    Velocidad

    Modo B

    51.84 Mb/s

    1.62 Mb/s

    Modo C

    25.92 Mb/s

    1.62 Mb/s

    Modo D

    12.96 Mb/s

    1.62 Mb/s

    Frecuencia

    Inferior

    Modo B

    0.972 MHz

    18.8325 MHz

    Modo C

    0.972 MHz

    10.7325 MHz

    Modo D

    0.972 MHz

    5.8725 MHz

    Frecuencia

    Superior

    Modo B

    16.524 MHz.

    20.0475 MHz.

    Modo C

    8.748 MHz.

    11.9475 MHz.

    Modo D

    4.860 MHz.

    7.0875 MHz.

    Potencia trasmitida

    [-15 dBm,15 dBm]

    15 dBm

    Modulación

    16 CAP

    QPSK

    Hay que destacar que a priori no sabíamos cual de los dos canales, el downstream o el upstream, iba a ser el que nos iba a condicionar el alcance de nuestro sistema, así que lo que hicimos fue crear en un primer momento el programa que ahora se llama vdsl1.m, al cual le puedes indicar sobre qué canal quieres calcular los parámetros. Bueno, calculamos la relación señal a ruido para el mismo caso, tanto para el canal descendente como para el ascendente, y el ascendente resulto ser más crítico que el descendente. Esto se convierte pues en una hipótesis más.

    Para realizar los cálculos respecto a un caso concreto tomaremos la distribución de uno de los casos peores de nuestra red. Estas son pues las hipótesis de trabajo:

    • 535m. de cable enterrado de distribución de 5 pares de 0.5 mm. tipo DWUG.

    • 350m. de cable de abonado no trenzado de 0.5 mm. de tipo DW10.

    • Supondremos también que ofrecemos lo mejor que queremos ofrecer, modo C.

    • El canal crítico es el upstream, por lo tanto los cálculos los haremos para este canal.

    Una vez conocidas las características desde el punto de vista normativo de la red y con los datos aportados por el estudio del diseño de nuestra propia red de distribución, pasamos a describir los cálculos realizados, basados en las limitaciones establecidas por la diafonía y la elevada atenuación que introduce el cable de pares a altas frecuencias.

    El procedimiento a seguir se sintetiza en cuatro puntos:

    • Cálculo de niveles de potencia de la señal.

    • Cálculo de potencia de ruido.

    • Cálculo de la relación C/N.

    • Comprobación del cumplimiento de la normativa.

    + Cálculo de niveles de potencia de la señal

    Se toman los datos de los parámetros primarios de los cables DWUG y DW10 en función de la frecuencia ,y bajo las siguientes hipótesis:

    • la densidad espectral de potencia es uniforme en la banda transmitida.

    • los efectos de inducción y radiación dentro del mismo tubo son despreciables.

    • y los valores de la densidad espectral de ruido térmico toman valores despreciables frente los de telediafonía.

    se calcula la densidad espectral de potencia transmitida como:

    D.E.P. = Potencia trx(lineal)/Ancho de banda

    En nuestro caso son transmitidos 15 dBm en sentido upstream, y para dicho canal la frecuencia inferior para el modo C es de 10.7325 MHz y la superior 11.9475 MHz, con lo que tenemos que la:

    D.E.P= 0.031622 /1.215E6 (W/Hz)

    Para hallar la densidad de potencia recibida calculamos la diferencia entre la densidad espectral de potencia transmitida y la atenuación que introducen los cables en función de la frecuencia.

    La atenuación en función de la frecuencia se calcula para ambos tipos de cables empleando las fórmulas de Rosen, tomando los valores de R, L, G y C a las frecuencias indicadas en la tabla del enunciado del proyecto.

    Expresiones de Rosen:

    w=2f con f en Hz

    R:resistencia de la linea en /Km

    L:inductancia de la linea en H/Km

    G:conductancia de la linea en S/Km

    C:capacitancia de la linea en F/Km

    Posteriormente interpolamos a nuestra banda de frecuencias los valores de atenuación obtenidos. Para toda esta operación MATLAB ha sido la herramienta utilizada, ideal para este tipo de operaciones ya que incluso tiene implementadas funciones de interpolación. Hasta nos ahorramos la tarea de tener que volver a copiar los datos de las tablas, pues como ya teníamos la hoja de Excel, nos bastó con copiar y pegar en nuestro progrma la tabla que ya habíamos escrito una vez allí. Obtenemos pues un vector para cada cable, el cual contiene los valores de la atenuación en dB/100m para cada frecuencia, con lo que sólo habrá que multiplicarlos por la correspondiente longitud y sumarlos para hallar la atenuación total introducida por el cable (alfatot). En resumen, obtenemos un vector con la atenuación total del cable para un cierto número de frecuencias, finito pero suficiente, de nuestra banda de interés. Esa cantidad de frecuencias distintas es la longitud del vector, y tenemos un vector de idéntico tamaño, y creado para realizar la interpolación (xi), el cual almacena la frecuencia a la que está referida cada atenuación.

    Una vez calculadas las atenuaciones introducidas por cada cable cada 100 metros, la atenuación total en unidades logarítmicas se calculará como sigue:

     tot (dB) = DWUG (dB/100 m)*(long. cable DWUG/100) +
    + DW10 (dB/100m)*(long. cable DW10/100)

    Como:

    D.E.P. recibida(dBm/Hz) = D.E.P. transmitida (dBm/Hz)-  tot (dB).

    Por último, por el método de integración por trapecios que viene incorporado en Matlab, obtenemos el valor de la potencia de la señal a partir de esta desidad espectral de potencia recibida.

    Ps :potencia de la señal

    Gr (f):d.e.p. señal recibida

    : intervalo entre en frecuencia entre dos muestras consecutivas

    finf : frecuencia inferior de la banda upstream

    fsup: frecuencia superior de la banda upstream

    En la distribución estudiada Ps = -58.7774 dBm.

    Cálculo de la potencia de ruido

    La telediafonía se define por el parámetro EL-FEXT, cuyo valor se calcula en la práctica con la expresión:

    N: nº de pares interferentes.

    ( constante ) = 2.623E-7

    f:frecuencia en MHz

    d: longitud del tramo de cable en metros

    Con este dato ya podemos calcular la densidad espectral de potencia del ruido de telediafonía como:

    D.E.P.telediafonía (dBm/Hz)= D.E.P.Rx (dBm/Hz)- EL-FEXT(dB)

    donde:

    D.E.P.Rx. es la densidad espectral de potencia recibida en la NT.

    D.E.P.telediafonía es la densidad espectral de potencia del ruido de telediafonía

    Al despreciar el ruido térmico obtenemos que la densidad espectral de potencia del ruido total se calcula como:

    Por lo tanto la potencia de ruido total nos quedará

    PN :potencia de la señal

    GN (f):d.e.p. señal recibida

    : intervalo entre en frecuencia entre dos muestras consecutivas

    finf : frecuencia inferior de la banda upstream

    fsup: frecuencia superior de la banda upstream

    En el caso estudiado este valor resulta: PN = -82.8140 dBm.

    Cálculo de la relación C/N

    Tras obtener PN y PS sólo nos queda dividir:

    Obteniendo como respuesta C/N =24.0365.

    Comprobación de la normativa

    Con la cual podemos afirmar que al ser superior a 21 dB, y ser el canal upstream, estamos dentro de los márgenes admisibles.

    DESCRIPCIÓN DE LOS PROGRAMAS REALIZADOS.

    En esta sección presentamos los programas, realizados en MATLAB, para el cálculo de los parámetros necesarios para el diseño de una red ADSL/VDSL. Los programas están comentados de forma que sea sencillo saber lo que se hace en cada momento, pero además hemos incluido una exposición formal de por qué los hemos hecho así.

    Subprograma de interpolación de las curvas BER/snr.

    INTERPO.M

    function [xlog,yi]=puntos(y)%Interpola los datos introducidos en 'y', correspondientes a la

    %SNR para cada BER del siguiente vector.

    %x=[1e-3 1e-4 1e-5 1e-6 1e-7 1e-8 1e-9 1e-10 1e-11 1e-12 1e-13 1e-14 1e-15];

    %En la salida las abcisas corresponden al log(x), por tanto si leo -12,

    %en realidad es un BER de 10^-12.

    tipinter='lineal';

    nptos=10000; %Es posible poner un número tan grande gracias a la

    %optimización en tiempo que hemos hecho en adsl.mx=[1e-3 1e-4 1e-5 1e-6 1e-7 1e-8 1e-9 1e-10 1e-11 1e-12 1e-13 1e-14 1e-15];x1=log10(x);tlog=(log10(x(length(x)))-log10(x(1)))/nptos;

    xlog=log10(x(1)):tlog:log10(x(length(x)));

    ylog=interp1(x1,y,xlog,tipinter);

    yi=ylog';

    Subprograma que calcula la relación señal a ruido de cada subcanal y la velocidad máxima con modulación DMT.

    SNRRMAX.M

    function [snr,rmax]=snrrmax(d0,d1,d2,d3);

    %Se utiliza [snr,rmax]=snrrmax(d0,d1,d2,d3) donde:

    % d0=long. cable 200 pares dwug.

    % d1=long. cable 50 pares dwug.

    % d2=long. cable 20 pares dwug.

    % d3=long. cable 5 pares dwug.

    % El rango de frecuencias para el que lo calculamos es para el rango

    % de la modulación DMT, 50KHz a 1.1 MHz.

    format short e

    N0=199;

    N1=49;

    N2=19;

    N3=4;

    psi=2.623e-7;

    t=(1.1-0.05)/500;

    f=0.05+t:2*t:1.1-t;

    fext0=psi*f.^2*d0/(49/N0)^0.6;

    fext1=psi*f.^2*d1/(49/N1)^0.6;

    fext2=psi*f.^2*d2/(49/N2)^0.6;

    fext3=psi*f.^2*d3/(49/N3)^0.6;

    fextT=fext0+fext1+fext2+fext3;

    fext=-10*log10(fextT);

    plot(f,fext);

    fext=[f' fext'];

    snr=fext;

    rmax=4044*sum(log2(1+(1./fextT)/9.55));

    Programa principal para el cálculo de parámetros de ADSL. Modulación DMT.

    ADSL.M

    function [tipomod,bermed,rmax]=ber(d0,d1,d2,d3)

    %Calcula el BER medio de todos los canales de la modulación DMT.

    %Se utiliza [tipomod,bermed,rmax]=adsl(d0,d1,d2,d3).

    %d0 es la long. del cable dwug de 200 pares.

    %d1 es la long. del cable dwug de 50 pares.

    %d2 es la long. del cable dwug de 20 pares.

    %d1 es la long. del cable dwug de 5 pares.

    %tipomod es un vector que contiene codificado la modulación

    %se ha utilizado en cada subcanal.

    %bermed es la tasa de error de bit media.

    %y rmax es la velocidad máxima alcanzable con DMT.

    %Para cada modulación hemos construido un vector de relaciones C/N

    %para el rango de BERs que van de 1e-3 a 1e-15. Estos datos los vamos

    %a utilizar para dos cosas para cada canal: primero para elegir la

    %modulación que utilizaremos, y segundo, interpolando los datos en un

    %rango de puntos mayor, encontrar una aproximación de la BER localizando el

    %corte de la C/N del canal con la curva de modulación elegida.

    %BER=[1e-3 ......... ......... 1e-15 ].

    qpsk=[8.75 10.4 11.6 12.5 13.25 14 14.5 15 15.5 16 16.5 17 17.5];

    qam_16=[15.5 17.1 18.3 19.2 20.2 20.8 21.4 22 22.3 22.8 23.1 23.5 24];

    qam_32=[18.6 20.3 21.4 22.4 23.1 24 24.5 25 25.5 26 26.5 26.8 27.1];

    qam_64=[21.4 23.1 24.6 25.5 26.4 27 27.6 28.1 28.5 29 29.4 29.8 30.3];

    qam_128=[24.3 26.3 27.5 28.6 29.2 30.1 30.6 31.1 31.6 32.2 32.8 33 33.4];

    qam_256=[27.3 29 30.4 31.4 32.3 33 33.6 34.2 34.6 35 35.4 35.9 36.3];

    %Poniendo las interpolaciones aquí afuera optimizamos el algoritmo en tiempo.

    [spsk,tpsk]=interpo(qpsk); %Subprograma que interpola en nptos (que está en

    [s_16,t_16]=interpo(qam_16); %interpo la modulación seleccionada. En s esta la

    [s_32,t_32]=interpo(qam_32); %ber correspondiente a cada snr en t.

    [s_64,t_64]=interpo(qam_64);

    [s_128,t_128]=interpo(qam_128);

    [s_256,t_256]=interpo(qam_256);

    %Para el cálculo de la C/N utilizamos el programa snrmax, que devuelve

    %una matriz snr=[frec snr], subcanal y snr es la C/N del canal cuya frec

    %central es la que aparece en la columna frec.

    [snr,rmax]=snrrmax(d0,d1,d2,d3);

    snr=snr(:,2)'-9.8; %A la snr le restamos 9.8dB dejando así un margen

    %de imperfecciones en detección de señal.

    ber=zeros(size(snr)); %Definimos el vector que almacenará todas las ber.

    tipomod=ber; %Indicará la modulación utilizada en cada subcanal.

    %Algoritmo que decide la mod. a utilizar y determina la ber para dicha mod.

    for j=1:length(snr) %Del primer al último canal.

    i=2; %Inicializamos el contador de detección.

    flag=1; %Este flag nos indicará cuando nos salimos del vector t.

    if qam_256(2)>snr(j) %6

    if qam_128(2)>snr(j) %5

    if qam_64(2)>snr(j) %4

    if qam_32(2)>snr(j) %3

    if qam_16(2)>snr(j) %2

    if qpsk(2)>snr(j) %1

    disp('Relación señal a ruido muy baja'); %Si nisiquiera podemos

    %utilizar qpsk

    else %1.- Hemos elegido la qpsk.

    modul=qpsk; mod=1; s=spsk; t=tpsk;

    end

    else %2.- Hemos elegido la 16_qam.

    modul=qam_16; mod=2; s=s_16; t=t_16;

    end

    else %3.- Hemos elegido la 32_qam.

    modul=qam_32; mod=3; s=s_32; t=t_32;

    end

    else %4.- Hemos elegido la 64_qam.

    modul=qam_64; mod=4; s=s_64; t=t_64;

    end

    else %5.- Hemos elegido la 128_qam.

    modul=qam_128; mod=5; s=s_128; t=t_128;

    end

    else %6.- Hemos elegido la 256_qam.

    modul=qam_256; mod=6; s=s_256; t=t_256;

    end

    while (i<=(length(t)+1) & flag==1) %Bucle de escaneo de la C/N cuando detecta

    if t(i-1)< snr(j) %que es menor que la mínima para el canal para el

    i=i+1; %contador de detección en esa posición.

    else flag=0; %El programa parará si nos salimos de rango.

    end %end del if

    end %end del while

    if i==length(t)+2 ber(j)=0; %Si nos hemos salido del vector es porque la snr es

    %muy pequeña.

    else ber(j)=10^s(i-2); %Vector con el BER de todos los canales.end %end del elsetipomod(j)=mod; %Vector con la modulación utilizada en cada canal codificada.

    end %Final del bucle for.

    bermed=sum(ber)/length(ber); %El BER medio de todos los canales

    Subprograma que calcula la atenuación de los cables a partir de las fórmulas de Rosen en dB/100m.

    ATENUAC.M

    function todo=atenuac%Función que devuelve la atenuación de los cables dwug y dw10 para las

    %frecuencias f(KHz)=[5 10 50 100 500 1000 5000 10000 20000 30000]%Se utiliza todo=atenuac;%frec(Hz) R(ohm/Km) L(H/Km) C(F/Km) G(S/Km).

    dw10=[

    0.005e6 191 724.63e-6 74.72e-9 0.13e-3

    0.01e6 191 721.82e-6 72.89e-9 0.92e-3

    0.05e6 195 707.05e-6 69.15e-9 0.99e-3

    0.1e6 207 694.78e-6 67.75e-9 1.7e-3

    0.5e6 342 648.79e-6 64.88e-9 6.73e-3

    1e6 475 624.65e-6 63.81e-9 12.19e-3

    5e6 1056 578.22e-6 61.62e-9 48.34e-3

    10e6 1493 565.74e-6 60.79e-9 87.5e-3

    20e6 2112 557.33e-6 60.03e-9 158.39e-3

    30e6 2586 553.87e-6 59.61e-9 224.12e-3

    ];

    dwug=[

    0.005e6 179 694.81e-6 55.43e-9 0.003e-3

    0.01e6 179 694.56e-6 55.4e-9 0.007e-3

    0.05e6 183 692.06e-6 55.34e-9 0.036e-3

    0.1e6 193 688.47e-6 55.32e-9 0.073e-3

    0.5e6 316 661.64e-6 55.27e-9 0.385e-3

    1e6 438 640e-6 55.25e-9 0.789e-3

    5e6 974 598.93e-6 55.21e-9 4.16e-3

    10e6 1376 591.53e-6 55.2e-9 8.51e-3

    20e6 1947 587.94e-6 55.19e-9 17.42e-3

    30e6 2384 586.83e-6 55.18e-9 26.48e-3

    ];

    x=dw10; %Atenuación en dB/100m para dw10.

    deltac=asin(x(:,2)./sqrt(x(:,2).^2+(2*pi*x(:,1).*x(:,3)).^2));

    deltad=asin(x(:,5)./sqrt(x(:,5).^2+(2*pi*x(:,1).*x(:,4)).^2));

    alfa10=0.868*sqrt(2*pi*x(:,2).*x(:,1).*x(:,4)./(sin(deltac).*cos(deltad))).*sin((deltac+deltad)/2);

    x=dwug;

    deltac=asin(x(:,2)./sqrt(x(:,2).^2+(2*pi*x(:,1).*x(:,3)).^2));

    deltad=asin(x(:,5)./sqrt(x(:,5).^2+(2*pi*x(:,1).*x(:,4)).^2));

    alfaug=0.868*sqrt(2*pi*x(:,2).*x(:,1).*x(:,4)./(sin(deltac).*cos(deltad))).*sin((deltac+deltad)/2);

    fHz=x(:,1);

    %disp(' alfaug alfa10 fHz');

    todo=[alfaug alfa10 fHz];

    Programa principal para el cálculo de parámetros de VDSL en el caso genérico. Modulación 16-CAP en el canal downstream y QPSK en el canal upstream. Con él determinamos que el canal limitante es el upstream y modificamos el programa para que cogiera esta banda únicamente (vdsl.m).

    VDSL1.M

    function snr=vdsl(canal,d20,d5,d1)%Se utiliza snr=vdsl(canal,d20,d5,d1)

    %

    %canal='dw' para downstream y 'up' para upstream.

    %

    %d20 es la longitud del cable dwug de 20 hilos en metros

    %d5 la del dwug de 5 hilos en metros.

    %d1 la del dw10 en metros.

    %Los cálculos se hacen para el modo C donde:

    % CANAL DOWNSTREAM: finf=972KHz fsup=8748KHz

    % CANAL UPSTREAM: finf=10732.5KHz fsup=11947.5KHz

    % La snrmin para downstream(16CAP=16QAM) es de 27dB.

    % La snrmin para upstream(QPSK) es de 21dB.

    d0=d20+d5;

    nptos=500;

    ptxdown=1e-3;

    ptxup=10^(15/10)*10^(-3);

    if canal=='dw'

    finf=972;

    fsup=8748;

    ptx=ptxdown;

    elseif canal=='up'

    finf=10732.5;

    fsup=11947.5;

    ptx=ptxup;

    else disp('No ha introducido una referencia a canal válida')

    end

    BW=(fsup-finf);

    deplin=ptx/BW;

    dep=10*log10(deplin);

    atenua=atenuac;

    t=BW*10^3/nptos;

    xi=finf*10^3:t:fsup*10^3;

    tipinter='lineal';

    alfaug=interp1(atenua(:,3)',atenua(:,1)',xi,tipinter);

    alfa10=interp1(atenua(:,3)',atenua(:,2)',xi,tipinter);

    alfatot=alfaug*d0/100+alfa10*d1/100;

    deprx=dep-alfatot;

    deprxlin=10.^(deprx./10);

    pslin=trapz(xi,deprxlin);

    psdbm=10*log10(pslin);

    N20=19;

    N5=4;

    psi=2.623e-7;

    f=xi*10^(-6); %Pasamos las frecuencias a MHz para calcular EL-FEXT.

    fext0=psi*f.^2*d20/(49/N20)^0.6;

    fext1=psi*f.^2*d5/(49/N5)^0.6;

    fextT=fext0+fext1;

    fext=-10*log10(fextT);

    deptele=deprx'-fext;

    deptelin=10.^(deptele./10);

    pnlin=trapz(xi,deptelin);

    pndbm=10*log10(pnlin);

    snr=10*log10(pslin/pnlin);

    if canal=='dw' & snr<27

    disp('No cumple los requisitos');

    elseif snr<21

    disp('No cumple los requisitos');

    end

    end

    Programa principal para el cálculo de parámetros de VDSL en el canal upstream, que es el limitante para VDSL.

    VDSL.M

    function snr=vdsl(d20,d5,d1)%Se utiliza snr=vdsl(d20,d5,d1)%%El canal limitante en este caso es el upstream, esto se comprueba

    %facilmente con el programa vdls1.m

    %

    %d20 es la longitud del cable dwug de 20 hilos en metros.

    %d5 la del dwug de 5 hilos en metros.

    %d1 la del dw10 en metros.

    %Los cálculos se hacen para el modo C donde:

    % CANAL UPSTREAM: finf=10732.5KHz fsup=11947.5KHz

    % La snrmin para upstream(QPSK) es de 21dB.

    d0=d20+d5;

    nptos=500;

    ptxup=10^(15/10)*10^(-3); %Potencia transmitida en la banda upstream

    finf=10732.5; %Frecuencia inferior.

    fsup=11947.5; %Frecuencia superior.

    BW=(fsup-finf); %Ancho de banda.

    deplin=ptxup/BW; %densidad espectral de potencia en lineal.

    dep=10*log10(deplin); %en dB/Hz.

    atenua=atenuac; %Subprograma que devuelve una matriz con las atenuaciones para

    %cada tipo de cable.

    t=BW*10^3/nptos; %Hallamos los ptos. de interpolación

    xi=finf*10^3:t:fsup*10^3;

    tipinter='lineal'; %Interpolamos en el rango de frec de interes.

    alfaug=interp1(atenua(:,3)',atenua(:,1)',xi,tipinter);

    alfa10=interp1(atenua(:,3)',atenua(:,2)',xi,tipinter);

    alfatot=alfaug*d0/100+alfa10*d1/100;

    deprx=dep-alfatot; %dep recibida en el demod. en dB/Hz.

    deprxlin=10.^(deprx./10); %lo anterior pero en lineal.

    pslin=trapz(xi,deprxlin); %potencia de la señal integrando la dep por trapecios.

    psdbm=10*log10(pslin); %en dBm

    N20=19;

    N5=4;

    psi=2.623e-7;

    f=xi*10^(-6); %Pasamos las frecuencias a MHz para calcular EL-FEXT.

    fext0=psi*f.^2*d20/(49/N20)^0.6; %Formula de EL-FEXT alternativa.

    fext1=psi*f.^2*d5/(49/N5)^0.6;

    fextT=fext0+fext1;

    fext=-10*log10(fextT); %El EL-FEXT en dB

    deptele=deprx'-fext; %dep de telediafonía, se considera el ruido

    deptelin=10.^(deptele./10); %térmico despreciable.

    pnlin=trapz(xi,deptelin); %dep del ruido.

    pndbm=10*log10(pnlin); %dep del ruido en dbm.

    snr=10*log10(pslin/pnlin); %Esto nos limitará la long. máx. del cable.

    if snr<21 %Para upstream utilizamos qpsk, y el corte con

    disp('No cumple los requisitos'); %ber=1e-4 son aprox. 11dB, le sumamos

    end %10dB por imperfecciones en el demod. y voila.

    Para la realización de estos programas se han utilizado también las funciones de MATLAB:

    Interp1.m: función de interpolación incorporada con MATLAB.

    Trapz.m: realiza la integración por el método de los trapecios.

    Aplicación de los programas realizados a los casos peores.

    El método de actuación es el siguiente, el grupo de cableado diseña la red y el posible trazado del cableado. Mide sobre el plano, utilizando la correspondiente función de AUTOCAD, la longitud de cada tramo de cable de distinto tipo, para cada uno de los 4 casos peores (vease sección 2.1.3), y a continuación se introducen estas mediciones en el correspondiente programa creado en MATLAB, el cual devolverá los parámetros correspondientes.

    A continuación se ofrecen los resultados de introducir los datos de los casos peores proporcionados por el grupo de cableado, en los programas creados:

    ADSL

    Cables

    200 pares

    50 pares

    20 pares

    5 pares

    Caso 1

    885m

    225m

    80m

    15m

    Rmax (Mb/s)

    9.7184

    Modulación de cada canal

    C1-C99: 6; C100-C139: 5

    C140-C206: 4; C207-C250: 3

    BERmedio

    1.2348e-5

    R (Mb/s)

    6.3935

    Caso2

    1150m

    205m

    90m

    30m

    Rmax (Mb/s)

    9.3828

    Modulación de cada canal

    C1-C87: 6; C88-C123: 5

    C124-C183: 4; C184-C250: 3

    BERmedio

    1.4599e-005

    R (Mb/s)

    6.5715

    Caso 3

    1150m

    210m

    100m

    30m

    Rmax (Mb/s)

    9.3776

    Modulación de cada canal

    C1-C87: 6; C88-C122: 5

    C123-C182: 4; C183-C250: 3

    BERmedio

    1.4212e-005

    R (Mb/s)

    6.5634

    Caso 4

    1030m

    155m

    115m

    30m

    Rmax (Mb/s)

    9.5478

    Modulación de cada canal

    C1-C92: 6; C93-C131: 5

    C132-C194: 4; C195-C250: 3

    BERmedio

    1.2612e-005

    R (Mb/s)

    6.6968

    6 = 256-QAM; 5 = 128-QAM; 4 = 64-QAM; 3 = 32-AQM; 2 = 16-QAM; 1 = QPSK

    En los cuatro casos peores para ADSL se cumplen los requisitos, no hay ninguna razón pues para rediseñar la red. Es más, la modulación con mayor eficiencia espectral posible es la 256-QAM, suponienedo pues que todos los canales utilizen esta modulación tenemos que:

    Rmax = 8 bits/símbolo · 4044 símbolos/segundo · 250 portadoras = 8.088 Mb/s

    Con lo que la velocidad máxima no vendrá condicionada por la relación señal a ruido, sino por la modulación utilizada en cada canal. Por eso hemos calculado Rmax', que no es más que la siguiente fórmula:

    Donde K es el nº de bits/simb. en cada canal, dependiendo de la modulación utilizada en él.

    VDSL

    Cables

    5 pares

    1 par

    S/N Downstream (dB)

    S/N Upstream (dB)

    Caso A

    535m

    350m

    40.306

    24.037

    CasoB

    535m

    320m

    40.1

    24.033

    Caso C

    90m

    170m

    42.37

    31.729

    Caso D

    -

    280m

    133.04

    121.28

    Caso E

    175m

    240m

    43.134

    28.867

    Se observa claramente que el canal crítico aquí es el de ascenso, el cual se encuentra más cerca del límite para dicho canal (21 dB), que el canal de descenso para el suyo (27 dB).

  • COSTES

  • RESUMEN DE COMPONENTES Y PRECIOS

  • Componentes

    Unidades

    Precio/unidad

    Total

    Demultiplexores

    2

    400.000

    800.000

    Multiplexores

    2

    400.000

    800.000

    Equipo transmisor laser

    2

    10.000.000

    20.000.000

    Equipos receptores APD

    2

    1.000.000

    2.000.000

    Bastidores

    6

    3.000

    18.000

    Cables

    Longitud

    Precio/m

    Total

    Fibra optica (A-DF(ZN)2Y ...E9)

    1160m

    400

    464.000

    1075m

    400

    430.000

    Cable de 5 pares (DWUG)

    1889m

    300

    566.700

    Cable de 1 par (DW10)

    1309m

    100

    130.900

    Cable de alimentación

    2235m

    300

    670.500

    Metros de canalizacion

    Precio/100m

    Total

    2235m

    500.000

    11.175.000

    Cableado exterior VDSL

    Precio/100m

    Total

    3198m

    50.000

    1.599.000

    Equipos usuario

    Cantidad

    Precio/unidad

    Total

    Módem ADSL DMT

    10740

    30000

    322.200.000

    Módem VDSL

    18

    50000

    900.000

    Set-Top-Box (MPEG-2)

    5370+9

    30000

    161.370.000

    Caja de toma NT

    5370+9

    2000

    10.758.000

    Varios

    Total

    Armarios, arquetas,...

    20.000.000

    Servidor

    Precio

    NVOD Media Cube 30

    20.000.000

  • POLÍTICA DE DESCUENTOS

  • Elementos

    Cantidad

    Descuento

    Total

    Cables de pares y fibra óptica

    7668 metros

    40 %

    - 904.840

    Decodificadores y módems

    21516

    30%

    -148.568.400

    Equipos ópticos

    4

    40%

    -8.800.000

  • TOTALES, AMORTIZACIÓN Y POLÍTICA DE PRECIOS

  • Total

    415.608.860

    Porcentaje

    Total

    Honorarios mínimos del ingeniero

    1.75%

    7.273.155

    Base imponible

    422.882.015

    I.V.A.

    67.661.122

    Total

    490.543.137

    Interés (5%)

    24.527.156

    Coste definitivo

    515.070.293

    POLÍTICA DE PRECIOS Y AMORTIZACIÓN

    PAQUETE

    Cuota Inicial

    Cuota mensual

    ADSL

    2 Mbps

    9.000

    3.100

    6 Mbps

    6.000

    VDSL

    Modo C

    30.000

    13.000

    Modo D

    10.000

    La amortización se realiza en dos años, pues al cabo de este tiempo habremos recaudado 525.326.400 pesetas, superando las 515.070.293 pesetas del coste definitivo del proyecto. A partir de este momento los beneficios serán de 19.800.000 pts. mensuales. Suponiendo que tenemos unos gastos de 10.000.000 de pesetas mensuales en empleados, costes de operación, administración..., nos queda un beneficio neto de 9.800.000 pesetas al mes, lo que hace un anual de 117'6 millones de pesetas.

    POTS UPSTREAM DOWNSTREAM

    4KHz 20KHz (64-640 kbps) 40KHz 50KHz ( " 2 - 8Mbps) 1.1 MHz

    POTS UPSTREAM DOWNSTREAM

    4KHz 20KHz (64-640 kbps) 40KHz 50KHz ( " 2 Mbps) 1.1 MHz

    POTS UPSTREAM DOWNSTREAM

    4KHz 20KHz (64-640 kbps) 40KHz 50KHz ( " 2 Mbps) 1.1 MHz

    {ADSL}. {VDSL}

    POTS DOWNSTREAM UPSTREAM

    4KHz fld (25.92Mbps) fhd flu ( 1.62Mbps) fhu

    POTS UPSTREAM DOWNSTREAM

    4KHz fld (64kbps-1.62Mbps) fhd flu ( "13 - 26Mbps) fhu

    POTS DOWNSTREAM UPSTREAM

    4KHz fld (12.96Mbps) fhd flu ( 1.96Mbps) fhu

    MUX

    DEMUX

    MUX

    DEMUX

    {ADSL}. {VDSL}

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