CuPON: Copper-PON (100 Gbps DSL Networks)
Publicado el Febrero 15, 2008 por jolo
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Loading ...En los últimos años ha quedado de manifiesto que la capacidad de las redes ADSL resulta insuficiente para las nuevas aplicaciones y servicios que ofrece Internet (por ejemplo, HD-TV sobre IP). Por tanto, en la búsqueda de redes de acceso de mayor capacidad, se han consolidado las soluciones tipo FTTx y los operadores comienzan a desplegar sus redes, pero, ¿ha quedado realmente obsoleto el par de cobre como medio de transmisión para la red de acceso?
Hace algunas fechas un estudiante de la Universidad de Melbourne (John Papandriopoulos) publicó en su web un estudio en el que aseguraba haber desarrollado un algoritmo que permitía ofrecer tasas de hasta 200 Mbps. Esta técnica ("Dynamic Spectrum Management") consistía en combatir la diafonía monitorizando como interfieren los usuarios entre sí para eliminar las frecuencias más "interferentes" y de esta forma mejorar el rendimiento global de la red. Melbourne Ventures, una empresa asociada a la Universidad de Melbourne, esté comenzando a evaluar esta técnica y espera comenzar a comercializarla en los próximos años.
Pero yendo aún más lejos, en la revista "IEEE Communications Magazine" de junio de 2007 aparece un artículo con un estudio titulado “CuPON: The Copper Alternative to PON 100 Gb/s DSL Networks”(1) que plantea nuevas técnicas para combatir la interferencia en el par de cobre, permitiendo alcanzar una tasa agregada de hasta 100 Gbps. Esto significaría que se podría ofrecer al usuario un CIR de hasta 1 Gbps, algo a lo que actualmente ni siquiera llega la fibra óptica a un coste razonable.
Con estas nuevas técnicas me surge la duda de si realmente merece la pena el esfuerzo que realizan las operadoras en el despliegue de redes de acceso de fibra cuando todo indica que se podrían obtener unas tasas bastante elevadas con el par de cobre. En mi opinión, creo que el equipamiento y los desarrollos necesarios para sacar más rendimiento al par de cobre no está aún lo suficientemente maduro como para pensar en despliegues masivos, con lo que las operadoras se ven obligadas a continuar sus despliegues de fibra. Sin embargo, considero que es una tecnología muy a tener en cuenta de cara al futuro, y en caso de que tengan éxito, podrían llegar a convivir ambos tipos de redes de acceso.
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(1) CuPON: the Copper alternative to PON 100 Gb/s DSL networks
Cioffi, J.M.; Jagannathan, S.; Mohseni, M.; Ginis, G.;
Communications Magazine, IEEE
Volume 45, Issue 6, June 2007 Page(s):132 – 139
Digital Object Identifier 10.1109/MCOM.2007.374437
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Copio mi comentario en el blog de TID.
Respecto al ADSL de 200 Mbps, parece que uno de los artículos originales de todo el asunto sería este:
http://jpap.andriopo.ulos.org/papers/icc-2006-dsl.pdf
No sé si hay más. Leyendo este artículo se ve que se trata sobre todo de una solución para un problema NP-hard mediante una elegante solución iterativa.
Los resultados numéricos sugieren una reducción drástica de la interferencia entre pares usando esta escala. Pero entiendo que esto no afecta a otros problemas más relacionados con la longitud del par que pueda haber u otras imperfecciones del bucle.
Parece, por tanto, que la aplicación de estas aproximaciones realmente mejoraría bastante la velocidad de los ADSLs, pero de ahí a llevarlo hasta su capacidad teórica máxima… parece que hay un largo trecho que los articulistas parecen haber ignorado saltando hasta lo más optimista leyendo por encima lo que hay en la FAQ de Papandriopoulos: http://jpap.andriopo.ulos.org/
Supongo que queda mejor en un titular decir que ‘un australiano ha inventado un algoritmo para multiplicar la velocidad de los ADSL por diez’ que decir que ‘puede mejorar considerablemente el problema de inteferencia en líneas ADSL’.
La propuesta CuPON de John M. Cioffi es la última de sus propuestas, una continuación de sus trabajos en el área del xDSL, en los que en los últimos años ha estado dedicado a las técnicas de gestión dinámica del espectro (DSM). La propuesta de CuPON, amén de la agregación de varios bucles (2 ó 4) bucles y en el empleo de nuevos modos de
transmisión sobre los hilos metálicos del conjunto de pares agrupados, se basa fundamentalmente en el uso de técnicas DSM sobre el conjunto de los pares de un cable, y es en ese escenario ideal donde se podrían alcanzar los caudales de acceso mencionados por Joaquín.
La solución CuPON está enfocada a un modelo de red de acceso que no es muy común en las grandes áreas urbanas de Europa (no así en las de EE.UU) y a un escenario regulatorio como el de EE.UU, que por lo que se va viendo no es el que está impulsando Bruselas en el ámbito de la UE.
En general, y en referencia a lo indicado por Juan Antonio en su contestación, las técnicas de gestión dinámica del espectro, aun cuando difícilmente permitan llegar al límite mencionado por John Papandriopoulos en su FAQ, permitirían
una mejora considerable de las prestaciones, tanto en términos de velocidad como de cobertura para una determinada velocidad, del xDSL (ADSL, ADSL2+
ó VDSL2), acercándolas al límite máximo que imponen la longitud y características del bucle (calibre de los hilos y aislamiento del par). Y eso porque dejando a un lado estas características intrínsecas al bucle, el factor que más limita la
cobertura y la velocidad en xDSL es la diafonía.
La aportación de John Papandriopoulos es plantear dos nuevos algoritmos que simplifican mucho los cálculos asociados al DSM y pueden hacer viable su
implementaciones y despliegue a gran escala, para alcanzar esa capacidad máxima. Ésta se puede alcanzar con las técnicas DSM más avanzadas (DSM
nivel 3, ‘vectoring’ o MIMO) que no sólo reduce la diafonía, sino que en buena medida la elimina.
En esas condiciones, y si la regulación lo permitiese, con soluciones DSM simples (no las de Papandriopoulos) que mejoren la cobertura de un acceso ADSL2+ un 5%, se podría conseguir un incremento potencial de clientes del 10% de clientes. Y con soluciones algo más evolucionadas (que también las hay, como ISB y OSB) que mejorasen un 20 % la cobertura, el incremento de clientes potenciales podría llegar al 45 % de clientes. Y con ‘vectoring’, la mejora sería muy superior tanto en cobertura como en velocidad de acceso.
Pero todo lo anterior sólo será posible si la la regulación no contempla la desagregación de bucles, tal y como para escenarios FTTN (DSLAMs en
las proximidades del domicilio de cliente) ha hecho la FCC en EE.UU.
En ese supuesto, sí que cabría plantearse como hace Joaquín, si el despliegue de fibra en el acceso es tan acuciante.
En su propuesta de hace un año “CuPON, The Copper Alternative to PON 100 Gb/s”, John M. Cioffi, realiza un estudio de cual es la capacidad máxima de la planta de cobre, en el caso de un cable típico de 200 pares. El autor habla de 100 Gbps de capacidad.
Para ello considera el uso de técnicas DSM, en las que él ha sido pionero y en las que lleva trabajando varios años. A esto añade la agregación de pares. Esta última resulta cuando menos curiosa porque los principales fabricantes de equipos (Alcatel, Huawei, Ericsson) han dejado de incluir esta cuestión en su planificaciónen en sus equipos xDSL más recientes (VDSL2). Y por último el empleo del modo común.
Esto sí supone un salto tecnológico respecto de las dos anteriores que han venido siendo estudiadas durante los últimos años. Empieza a haber algo más de literatura al respecto, y está avanzando en el modelado de las discontinuidades y la caracterización de cables no ideales en los que el trenzado y las características eléctricas no son uniformes, sino que sufren ciertas variaciones.
En el artículo, el autor, junto con sus colaboradores de artículos anteriores en esta línea Bin Lee, etc. basa todos sus resultados en la aplicación de vectoring tanto al modo diferencial como al modo común, como indica Manuel Sánchez. Y esta técnica funciona fantásticamente en el caso de desagregación de bucles. Por otro lado, no resuelve algunas cuestiones como la forma de realizar la compartición de los pares, o de que manera se van a multiplexar las señales que viajan a varios abonados empleando los mismos pares.
Hasta ahora, los operadores han ido subiendo las velocidades ofrecidas poco a poco: desde los 256 Kbps iniciales, se ha incrementado a lo largo de los últimos años en un órden de magnitud hasta los 3 Mbps actuales. No parece que los disruptivos servicios en marcha y, por tanto, la demanda de ancho de banda, vaya a requerir tasas de incremento de caudal mucho más rápidas. Por tanto poder incrementar otro orden de magnitud probablemente sea suficiente para satisfacer la demanda de nuevos servicios.
El caudal de los usuarios conseguido con la arquitectura CuPON está entre 50 y 1000 Mbps, según Cioffi. Suponiendo que no se puede aplicar vectoring a todo el conjunto de pares, es posible que sí suponga una ventaja la modificación para aplicarlo a una parte, siempre que sea mayoritaria. También es posible que la excitación en modo común pueda contribuir al incremento del caudal de forma significativa.
Aquí surge una duda y es que, aunque la diafonía es el factor más limitante del caudal y la cobertura, como indica Manuel. Hay otros ruidos que se pueden ver amplificados por el empleo de este modo, los ruidos procedentes de fuentes externas: el ruido radio, el ruido de sistemas de transmisión no g.dmt, o el ruido impulsivo. Todos ellos tienen un efecto muy que degrada la calidad enormemente en la transimisión de vídeo.
Esto se une a que cada vez más va a ser necesario ir hacia una caracterización del par de cobre más precisa e individualizada, en la que se podría tener en cuenta si está en un mazo que es totalmente propiedad de un operador o no.
En cualquier caso, este artículo es una puerta muy interesante que nos anima a seguir buscando la manera de incrementar la cobertura y el caudal que se puede ofrecer en el acceso sobre pares de cobre, como indica Joaquín. Quizás no podamos alcanzar 1 Gbps para un usuario teórico que sugiere Cioffi, pero es posible que la adaptación de las técnicas con un objetivo menor, pero más adecuado a la planta real de cobre nos permita todavía continuar subiendo el caudal y la cobertura durante los próximos años, permitiendo continuar la amortización de la planta de cobre. De forma que el despliegue de fibra puede irse haciendo más lentamente con el consiguiente ahorro financiero.