Modulação CAP e Modulação DMT

Introdução

CAP (Carrierless Amplitude and Phase)

O CAP (Carrierless Amplitude and Phase) é um esquema de codificação matematicamente muito similar ao QAM. Ele pode ser entendido como um QAM com a portadora suprimida. Isto pode ser feito porque a portadora não entrega nenhuma informação. O CAP é uma técnica de codificação que divide o espectro em duas portadoras, uma usada para o transporte do downstream e outra para o upstream. A Figura 4 apresenta esta divisão.

Similarmente ao QAM, o CAP define dois tipos de trafego: o tráfego classe A que transporta dados baseados em células ou pacotes, não é sensitivo à latência; e o tráfego classe B que transporta dados sensitivos à latência e não implementa FEC (Forward Error Control). Os modems CAP transmitem tráfego ATM, de pacotes ou tráfego síncrono de bits (para tráfego de baixa latência), conforme apresentado na Figura 5. Como em todas implementações de ADSL, o tráfego ATM certamente irá predominar. Além disso, o CAP ainda transmite um canal chamado EOC (Embedded Operations Channel) para monitoramento e detecção de problemas.

Os símbolos no esquema CAP são transmitidos em uma alta taxa de bits. Isso dispensa o uso de um canal para tráfego de baixa latência, apesar dele definir um. Este esquema contrasta com a transmissão de símbolos no esquema DMT. Os padrões CAP definem o número de símbolos por segundo (baud rate) do downtream e do upstream, mostrados na Tabela 1.

A taxa de transmissão é função do baud rate e do tipo de codificação empregada (que pode variar ente 8 e 256 níveis, ou seja, de 2 a 8 bits por símbolo). Por exemplo, um sinal de 1.088 kbauds onde cada símbolo transmite 8 bits produziria uma taxa de transmissão de 8.704 kbps. 2.2.4.4. DMT (Discrete Multitone) Segundo BELIZÁRIO (2001) o CAP foi o código escolhido inicialmente para implementar a ADSL, atualmente o DMT (Discrete Multitone) é usado pelos principais fabricantes por causa do seu melhor desempenho. Esta codificação também é conhecida como OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) e é muito empregada em serviços de comunicação wireless. O DMT codifica o sinal digital a ser transmitido dividindo o espectro disponível em até 256 sub-portadoras espaçadas de 4,3125 kHz, totalizando 1,104 MHz. Estas subportadoras são chamadas de canais. Alguns canais são especiais, outros não são usados. A maioria dos sistemas DMT usa somente 250 ou 249 canais para informação. Por exemplo, o canal de número 64 é reservado para um sinal piloto, os canais de 1 a 6 são normalmente reservados para POTS. Em adição a isto, os canais de 250 a 256 sofrem muita perda e muitas vezes não são usados para o transporte de informação. Existem 32 canais upstream, normalmente iniciando no canal de número 7. Estas características são capazes de incrementar a taxa de transmissão do DMT a cada 32 kbps, aumentando assim a sua granularidade de banda oferecida. A Figura 6 apresenta o espectro de freqüências do DMT. Quando os equipamentos ADSL são ativados, cada canal é testado através de um procedimento de handshaking. Além disso, Todos os canais são constantemente monitorados para avaliar o desempenho da transmissão, pois dependendo das condições de operação a taxa de cada canal individual ou de grupos de canais pode variar.

A Figura 7 apresenta ganhos comumente encontrados em pares de cobre. Normalmente, existe uma atenuação maior nas altas freqüências, onde o efeito da distância predomina. Nas baixas freqüências surgem ruídos e o efeito de diafonia. Em qualquer um dos casos, os equipamentos DMT podem medir as condições de transmissão (atenuação, ruído, diafonia etc) em cada canal e ajustar a sua taxa de bits. Em alguns casos, onde existam condições totalmente desfavoráveis (como a interferência causada por uma rádio ou grande atenuação causada por um bridge tap - pontos do par de cobre onde um segundo par não terminado é conectado), os equipamentos DMT podem até desligar algum canal, conforme apresentado na figura.

O DMT define duas classes de tráfego: fast e interleaved. O modo fast oferece baixa latência e é adequado para aplicações em tempo real, enquanto que o modo interleaved oferece um fluxo de dados com correção de erro via a codificação Reed-Solomon. O esquema DMT implementa a transmissão de dados STM (Synchronous Transfer Mode) e ATM (Asynchronous Transfer Mode). O esquema STM foi o único modo de operação definido inicialmente nas especificações do DMT. Desde então, a opção de ATM baseado em células tem se tornado a opção mais usada para encapsulamento. O STM define um conjunto de canais de entrega de baixa e alta velocidade, conforme apresentado na Figura 8. Os canais simplex de alta velocidade entregam tráfego do núcleo de rede para o ATU-C e são formados por AS0 (n0´32 kbps), AS1 (n1´32 kbps), AS2 (n2´32kbps) e AS3 (n3´32 kbps). Enquanto que os canais duplex de baixa velocidade são formados por LS0 (16 kbps ou m0´32 kbps), LS1 (m1´32 kbps) e LS2 (m2´32 kbps). Um canal NTR (Network Timing Reference) responsável por transporte de informações de clock na rede. Neste esquema, somente os canais AS0 e LS0 são obrigatórios.

Já no modo ATM (Figura 9), um stream de células ATM (Tx_ATM0) é entregue como sendo um AS0. Opcionalmente, um segundo stream de células ATM (Tx_ATM1) será mapeado em um AS1. Na direção reversa, somente canais de baixa velocidade (Rx_ATM0 e Rx_ATM1 mapeados como LS0 e LS1) são suportados.