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ADSL

Marzo 2015

¿Qué significa xDSL y ADSL?

El término DSL o xDSL significa Línea de abonado digital y abarca todas las tecnologías instaladas para el transporte digital de información a través de una única conexión de línea telefónica. Las tecnologías xDSL se dividen en dos tipos principales: los que utilizan la transmisión simétrica y los que usan transmisión asimétrica. Ambos tipos se describen en detalle en este documento.

El término ADSL significa Línea de abonado digital asimétrica. Este sistema permite la coexistencia de un canal descendente de alta velocidad, de un canal ascendente de velocidad media y de un canal telefónico (que en telecomunicaciones es llamado POTS, siglas de "Plain Old Telephone Service" (Servicio telefónico analógico convencional).

La utilización de tecnologías xDSL y ADSL

El rápido desarrollo de las tecnologías de información ha llevado a la aparición de nuevos servicios que buscan mayor capacidad de transmisión. El acceso a Internet de alta velocidad, las videoconferencias, las redes de interconexión, el teletrabajo, la transmisión de programas de televisión, etcétera forman parte de los nuevos servicios multimedia que los usuarios quieren tener en sus hogares o en la oficina.

Hasta ahora, los servicios de alta velocidad existentes (cable coaxial, fibra óptica) no se ajustaban adecuadamente a las necesidades reales (el cableado es muy costoso reemplazar por el cableado con fibra óptica o bien, la conexión a través de cable coaxial es inestable). La utilización de cableado de par trenzado parecía ser la mejor alternativa porque en todo el mundo ya estaban instalados más de 800 millones de conexiones de este tipo y para poder acceder a ADSL sólo se requería agregar equipamiento e instalaciones menores en el intercambio telefónico del usuario.

Características de las tecnologías ADSL

El término DSL o xDSL puede dividirse en varios grupos: HDSL, SDSL, ADSL, RADSL, VDSL. Cada uno de ellos se relaciona con un uso y posee características particulares.

Estas tecnologías se diferencian a través de:

  • La velocidad de transmisión.
  • La distancia máxima de transmisión.
  • La variación de velocidad entre flujo ascendente y descendente.
  • El carácter simétrico o asimétrico de la conexión.

La conexión punto a punto se lleva a cabo a través de una línea telefónica entre dos piezas de hardware, la TR (Terminación de red) que se instala en la ubicación del usuario y la TL (Terminación de línea) instalada en el intercambio de conexión.

Soluciones simétricas

La conexión se realiza por medio de pares trenzados con idénticas velocidades ascendentes y descendentes.

HDSL

La HDSL (DSL de alta velocidad) fue la primera tecnología DSL que apareció y fue desarrollada a comienzos de la década de 1990.

Esta tecnología consiste en dividir el núcleo digital de la red: T1 en los Estados Unidos, por medio de 2 cables trenzados y E1 en Europa, con 3 cables trenzados.

Con esta tecnología se pueden alcanzar velocidades de 2 Mbps en ambas direcciones con tres pares trenzados y 1,5 Mbps en ambas direcciones con dos pares trenzados. Puede suceder que la velocidad de 2 Mbps descienda a 384 kbps debido a, por ejemplo, la calidad y la distancia de la línea durante el último kilómetro (entre 3 y 7 km según el diámetro del cable, que puede variar entre 0,4 mm y 0,8 mm respectivamente).

La conexión puede ser permanente pero ninguna línea telefónica estará disponible durante una conexión HDSL.

El problema que esta tecnología presenta en este momento es que su estandarización aún no es perfecta.

SDSL

La tecnología SDSL (DSL de un sólo trenzado o DSL simétrica) es la predecesora de HDSL2 (esta tecnología derivada de HDSL debe proporcionar el mismo rendimiento pero con un solo par trenzado).

Está diseñada para una distancia más corta que la que cubre la HDSL (ver tabla más abajo). La tecnología SDSL seguramente desaparecerá en favor de la HDSL2.

Descendente: [Kbit/s] Ascendente: [Kbit/s] Distancia: [km]
1281287
2562566,5
3843844,5
7687684
102410243,5
204820483
Distancias y velocidades de una conexión SDSL

Soluciones asimétricas

Se llegó a la conclusión, luego de estudiar varios situaciones, que era posible transmitir datos con mayor rapidez desde un intercambio hacia un usuario pero que cuando el usuario enviaba información al intercambio, esta información era más sensible al ruido producido por las alteraciones electromagnéticas (más cerca del intercambio, mayor concentración de cables, lo que genera más interferencias).

Entonces se pensó en usar un sistema asimétrico que impone una velocidad menor desde el abonado hacia el intercambio.

ADSL

En la misma forma que la HDSL, la tecnología ADSL (Línea de abonado digital asimétrica) ha existido desde hace cerca de diez años y fue desarrollada originalmente para recibir televisión a través la red telefónica estándar. Pero con el desarrollo de Internet, se encontró un nuevo uso para esta tecnología: poder navegar en la red de manera veloz y sin ocupar la línea telefónica.

La ADSL es, hoy en día, una de las tecnologías disponibles en el mercado para el transporte de TV/video en formato digital (MPEG1 ó MPEG2) por medio de la utilización de conexión telefónica.

En particular, la ADSL permite el transporte de TCP/IP, ATM y datos X.25.

El estándar ADSL se completó en 1995 y proporcionaba:

  • Un canal telefónico con conexión analógica o ISDN.
  • Un canal ascendente con una capacidad máxima de 800 kbits/s.
  • Un canal descendente con una capacidad máxima de 8192 kbits/s.

En cuanto a todas las tecnologías DSL, la distancia del bucle entre el intercambio y el usuario no debe exceder ciertas escalas para garantizar una velocidad de datos óptima (ver tabla).

Descendente: [Kbit/s] Ascendente: [Kbit/s] Diámetro del cable: [mm] Distancia: [km]
20481600,43,6
20481600,54,9
40963840,43,3
40963840,54,3
61446400,43,0
61446400,54,0
81928000,42,4
81928000,53,3
Velocidades según la distancia y el diámetro del cable

Los fabricantes de hardware de ASDL han utilizado dos técnicas de modulación para transmitir datos.

  • CAP (Modulación de fase y amplitud sin portadora) que es una variante de la tecnología QAM (Modulación de amplitud en cuadratura). Este tipo de modulación fue ampliamente utilizada en los comienzos de la ASDL pero nunca se estandarizó correctamente y en consecuencia, no existe interoperabilidad posible entre el hardware de los distintos fabricantes.
  • DMT (Modulación por multitono discreto) que es una técnica de modulación más reciente. Su principio se basa en la utilización de una gran cantidad de sub portadoras compartidas por el sistema en la banda de frecuencia usada (ver "técnicas de modulación ADSL").

Este diagrama presenta varios bloques funcionales que forman una conexión ADSL.

Bloques funcionales que forman una conexión ADSL

Las dos categorías de servicio están separadas por un divisor en la red y en la ubicación del cliente (ver capítulo 4.2).

A fines de 1998 la ITU (Unión internacional de telecomunicaciones) certificó un nuevo estándar: El ADSL-Lite que es, de hecho, una versión más leve del ADSL. Este estándar tiene una velocidad menor que la versión mayor (alrededor de 1,5 Mbits/s) y no requiere divisor.

RADSL

La tecnología RADSL (DSL de tasa adaptable) se basa en ADSL. La transmisión se establece de manera automática y dinámica al buscar la velocidad máxima posible en la línea de conexión y al readaptarla continuamente sin ninguna desconexión.

La RADSL debe permitir velocidades ascendentes de 128 kbps a 1 Mbps y velocidades descendentes de 600 kbps a 7 Mbps, para un bucle de 5,4 km de longitud máxima.

RADSL utiliza modulación DMT (como es mayormente el caso para ADSL). Esta tecnología se encuentra en proceso de ser estandarizada por el ANSI.

VDSL

La VDSL (DSL de muy alta tasa de transferencia) es la más veloz de las tecnologías DSL y está basada en la RADSL. Puede admitir, con un sólo par trenzado, velocidades descendentes de 13 a 55,2 Mbps y velocidades ascendentes de 1,5 a 6 Mbps o en caso de que se requiera una conexión simétrica, una velocidad de 34 Mbps en ambas direcciones. Por lo tanto, VDSL puede usarse tanto en conexiones simétricas como asimétricas.

Esta tecnología fue desarrollada principalmente para el transporte de ATM (Modo de transferencia asíncrono) a altas velocidades en una distancia corta de hasta 1,5 km).

Actualmente el estándar está en proceso de ser certificado. Las modulaciones QAM, CAP, DMT, DWMT (Multitono discreto wavelet) y SLC (Código de línea simple) están bajo consideración.

Para el transporte de datos, el hardware de VSDL se vincula al intercambio de conexión a través de bucles SDH de fibra óptica a 155 Mbps, 622 Mbps, 2,5 Gbps. El transporte de voz entre el hardware de VDSL y el intercambio también puede ofrecerse a través de bucles de cobre.

Cómo unificar una red analógica y una ADSL en la misma línea

Descripción de un cable de cobre

El par trenzado está compuesto por dos conductores de cobre de un diámetro entre 0,4 mm y 0,8 mm inclusive (muy rara vez, de 1 mm). Los conductores están aislados y en pares para reducir la interferencia. En la mayoría de los casos, los pares trenzados se agrupan de a cuatro dentro de un cable protegido por una funda de plástico. Los cables que se usan para las redes telefónicas están compuestos por 2 a 2.400 pares y no están enfundados.

Estructura de un cable de cobre

Los servicios telefónicos tradicionales requieren un ancho de banda de 3,1 kHz (el ancho de banda es de entre 300 Hz y 3.400 Hz). Sin embargo, todos los cables que conectan el intercambio telefónico con los usuarios tienen un ancho de banda mayor, cercano a varios cientos de kHz. Las tecnologías xDSL han sido desarrolladas a partir de estas redes de acceso por cable.

En frecuencias altas, los problemas relacionados con la distancia son los más restrictivos (atenuación, interferencias, distorsiones de fase). En frecuencias bajas, existen inconvenientes relacionados con el ruido de impulsos, el cual alcanza sin dificultad hasta 1 Mhz. Además, su uso se hace complicado y requiere de sistemas de transmisión de muy alto rendimiento.

Limitaciones de la red analógica

La máxima velocidad ascendente posible en una red analógica es de 33.600 bits/s y de 56.000 (en teoría) de velocidad descendente.

Esto incluye la utilización de una tecnología de ancho de banda mayor a 3,1 kHz.

De hecho, el uso de una conexión ISDN ya requiere de tecnología xDSL porque abarca un espectro de frecuencia de más de 80 kHz.

Como se explicó en el capítulo 2.3.1, la tecnología de modulación CAP ha sido reemplazada por la tecnología DMT que fue aceptada por el estándar ANSI T1.413-1995.

La DTM (modulación por multitono discreto) es una forma de modulación multiportadora. Para poder aplicarse a la ADSL, el espectro de frecuencia, que se encuentra entre 0 Hz y 1.104 MHz, se divide en 256 sub canales distintos separados por 4,3125 kHz. Normalmente, los sub canales inferiores se reservan para POTS, entonces, en principio, los sub canales de 1 a 6 (de hasta 25.875 kHz) no se utilizan y se reservan para telefonía analógica.

Según la T1.413, sólo los sub canales del 1 al 31 pueden usarse para velocidad ascendente.

Las velocidades ascendentes y descendentes están separadas, ya sea por EC (Cancelación de eco), que permite usar los sub canales inferiores (del 1 al 31) para velocidad ascendente y descendente, o por FDM (Multiplexación por división de frecuencia), que es el más utilizado por su simplicidad y bajo costo, y que separa los sub canales en ascendente/descendente a través de un filtro pasivo.

Distribución de canales DMT en POTS con EC

Los sub canales del 1 al 6 se usan para aparatos telefónicos, los sub canales del 7 al 31 son para flujo ascendente, el 32 está reservado y los sub canales del 33 al 256 se utilizan para flujo descendente.
Se debe tener en cuenta que los sub canales del 16 al 64 se utilizan para transportar una señal piloto y los del 250 al 256 no pueden usarse en líneas de conexión de ancho de banda reducido. Más allá de 1 MHz, las alteraciones son muy grandes para permitir un flujo estable.

Distribución de los canales DMT en POTS con EC

En este caso, la DMT usa la técnica de cancelación de eco en estos sub canales, lo que da como resultado un flujo dual en los sub canales del 7 al 31. Si la DMT ha aplicado FDM, sólo los sub canales superiores (33 a 256) se usarán para el flujo descendente.

Distribución de canales DMT en ISDN con FDM

Como se ha visto previamente, la tecnología ISDN utiliza el ancho de banda más bajo hasta 80 KHz (para ISDN con 2B1Q: 2 binarios 1 cuaternario; codificación de 2 elementos binarios en un momento de la modulación cuaternaria). Para permitir el uso simultáneo de ISDN y ADSL en la misma línea telefónica, los sub canales 1 a 28 quedan libres.

Distribución de los canales DMT en ISDN con FDM

Los canales inferiores se usan para velocidad ascendente porque el hardware del usuario posee un poder de transmisión más débil que el hardware instalado en el intercambio, por eso, al transmitir en frecuencias bajas, la señal experimentará una atenuación menor.

Los canales superiores se emplean para velocidad descendente debido a que el hardware ubicado en el intercambio es constantemente interrumpido por dispositivos de transmisión con frecuencias más altas, por lo tanto, parece ser más efectivo transmitir en canales superiores para beneficiarse con una relación de señal/ruido más óptima.

Hardware ADSL

DSLAM

El DSLAM (Multiplexor de acceso de línea de abonado digital) es una pieza de hardware instalada por lo general en el intercambio telefónico y que proporciona multiplexación para flujos ATM de la red de transporte.

Este elemento no sólo aloja las tarjetas ADSL sino que también aloja diferentes servicios DSL, por ejemplo SDSL o HDSL, al insertar las tarjetas de multiplexación correspondientes. Cada tarjeta admite varios módems ADSL.

Los elementos agrupados en el DSLAM se denominan ATU-C (ADSL Transceiver Unit, Central office end (Unidad de transceptor ADSL, extremo en la oficina central)).

De hecho, todos los servicios disponibles en la red (Internet, LAN-MAN-WAN, telecompras, videos MPEG) llegan por banda ancha a la estación DSLAM para ser entonces redistribuidos a los usuarios.

El mantenimiento y configuración del hardware DSLAM y ADSL se hace de manera remota.

Módems y routers ADSL

En el capítulo anterior se observó cómo los datos se envían al usuario. Pero ahora que el usuario debe decodificar los datos, el que se encarga de esa tarea es el módem, que se llama ATU-R (Unidad de transceptor ADSL, extremo en la terminal remota).

En la actualidad, existen tres tipos de módems de acuerdo con las solicitudes de los usuarios:

Con una interfaz 10/100 baseT, para equipos con tarjetas Ethernet.

ATMD 25 para equipos que cuentan con una tarjeta ATM o redistribuyen la ADSL en una red ATM.

Con una interfaz USB para equipos con interfaz USB.

Si el usuario desea redistribuir la ADSL en toda su red informática es recomendable que utilice un router con interfaz ADSL.

El divisor y el microfiltro

El divisor se instala en el intercambio telefónico, en el flujo descendente desde el DSLAM y desde el conmutador de audio.

Entonces, si el usuario cuenta con una conexión ISDN deberá instalar en su hogar un divisor en flujo ascendente, en relación a su módem y su ISDN NT.

Divisor de ADSL

Si el usuario posee una conexión analógica tradicional, no necesitará instalar un divisor en su hogar pero sí un microfiltro frente a cada teléfono.

El rol del divisor: es un filtro de conmutación que separa el ancho de banda reservada para el servicio telefónico del ancho de banda empleado para las transmisiones ADSL. Proporciona una separación suficiente como para evitar que las señales transmitidas en una banda de frecuencia perturben el funcionamiento de la otra. Tenga en cuenta que la instalación de un divisor es obligatoria para tener ADSL con conexión ISDN.

El rol del microfiltro: es un filtro de paso bajo que se instala en conexiones analógicas. Por lo tanto, no hay razón para instalar un divisor.

El divisor y el microfiltro

Si se emplea una transmisión digital estándar a través de la red hertziana terrestre DVB-T (Transmisión de video digital), se podrá recibir televisión digital en formato MPEG por medio de un decodificador conectado a una estación de televisión.

Bibliografía y vínculos en Internet

Julien Perriard

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