Figura 1: Conexión mediante una red completamente mallada.

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1 Reseña Histórica La red telefónica básica se creó para permitir las comunicaciones de voz a distancia. En un primer momento ( ), los enlaces entre los usuarios eran punto a punto entre cada pareja de usuarios; en un principio se transmitía por un único hilo de hierro, luego por un par de cobre con el retorno por tierra. Esto dio lugar a una topología de red telefónica completamente mallada, tal y como se muestra en la Figura 1: Conexión mediante una red completamente mallada. Figura 1: Conexión mediante una red completamente mallada. Se ve claramente que esta solución es inviable. Si se quiere dar servicio a una población de N usuarios, con este modelo completamente mallado, harían falta Nx(N - 1)/2 enlaces. Por esa razón se evolucionó hacia el modelo en el que cada usuario, por medio de un par de cobre se conecta a un punto de interconexión (central local) que le permite la comunicación con el resto. Figura 2: Conexión mediante una red en estrella Página 1

2 De este modo, la red telefónica básica se puede dividir en dos partes: red de acceso: estructura de la red telefónica mostrada en la Figura 2: Conexión mediante una red en estrella la cual se mantiene actualmente. red de interconexión: interconexión entre las centrales que está estructurada jerárquicamente en varios niveles dando lugar a una red de interconexión. (Figura 3: Estructura de la red telefónica). Figura 3: Estructura de la red telefónica La línea de abonado es el par de cobre que conecta el terminal telefónico del usuario con la central local de la cual depende. Esta proporciona el medio físico por medio del cuál el usuario accede a la red telefónica. La red de interconexión es la que hace posible la comunicación entre usuarios ubicados en diferentes áreas de acceso (CSAs). La red telefónica básica se ha diseñado para permitir las comunicaciones de voz entre los usuarios, las cuales se caracterizan por necesitar un ancho de banda muy pequeño, limitado a la banda de los 300 a los Hz (un CD de un equipo de música reproduce sonido en la banda de los 0 a los Hz). Es decir, la red telefónica es una red de comunicaciones de banda estrecha. En los últimos años, la red de interconexión ha ido mejorando progresivamente, tanto en los medios físicos empleados, como en los sistemas de transmisión y equipos de conmutación que la integran. Los medios de transmisión han evolucionado desde el par de cobre, pasando por los cables coaxiles, hasta llegar a la fibra óptica. Los sistemas de transmisión han avanzado de sistemas analógicos de válvulas hasta llegar a sistemas de transmisión digitales. Por último, la capacidad de los equipos de conmutación empleados ha ido multiplicándose hasta llegar a centrales de conmutación digitales con capacidad para conmutar decenas de miles de conexiones a 64 Kbps. Por ejemplo, los modernos anillos ópticos que se están desplegando permiten velocidades de transmisión de datos de 2,48832 Gbps, o lo que es lo mismo, de unas Página 2

3 comunicaciones telefónicas simultáneas, o de unos canales de vídeo en formato MPEG2 (calidad equivalente a un vídeo en formato VHS) aproximadamente. Y ya se dispone de sistemas de conmutación capaces de trabajar con estos caudales. Con todos estos datos, parece que la red de interconexión está capacitada para ofrecer otros servicios además de la voz: servicios multimedia de banda ancha. La línea de abonado La red de acceso está formada por las líneas de abonado que unen los domicilios de los usuarios con su correspondiente central (central local). Hasta hace poco tiempo se consideraba que sobre esta línea sólo se podían transmitir un máximo de 64 Kbps en la banda de frecuencias que va desde los 0 Hz hasta los 4 KHz. Es decir, que la línea sólo servía para las comunicaciones de voz y la transmisión de datos en banda base mediante módem (desde los V.32 a 9,6 Kbps hasta los V.90 a 56 Kbps) por lo que no requería grandes prestaciones (velocidad de transmisión, tasa de errores, pérdidas de señal por unidad de longitud, etc.). Con la aparición de las redes de computadoras, Internet, etc., empieza a hacerse necesario utilizar medios de transmisión algo más sofisticados que el cable de cobre, que nos permitan transmitir datos a velocidades y a distancias cada vez mayores y más lejanas, con la menor cantidad de repetidores posible. Por lo expuesto anteriormente, la red de acceso era el obstáculo que impedía a la red telefónica en su conjunto la evolución hacia servicios de banda ancha, como son los servicios multimedia: videoconferencia, distribución de vídeo, vídeo bajo demanda, transmisión de datos a gran velocidad, etc. De acuerdo con esta creencia generalizada, para ofrecer los servicios de banda ancha antes citados, se hacía necesario el despliegue de nuevas redes de comunicaciones basadas en el cable coaxil y en la fibra óptica. Este fue uno de los principales motivos por los que las comunicaciones de banda ancha no progresaron tan rápidamente como se esperaba; desplegar nuevas redes es muy caro tanto por el equipamiento como por las inversiones en obra. Al contrario de lo que se creía, un par de cobre en un aceptable estado de conservación tiene una respuesta en frecuencia que permite la transmisión de señales en una banda que puede superar el MHz (es decir, unas 250 veces más de lo que se había estado empleando). Para aprovechar este potencial sólo hacía falta desarrollar equipos adecuados. Esto fue posible cuando a finales de los 80 los avances en microelectrónica permitieron el desarrollo de nuevos DSPs. capaces de aplicar nuevos algoritmos de procesado digital de señal y fueron diseñadas nuevas técnicas de transmisión y compresión. Estos avances permitieron el advenimiento de nuevas tecnologías, las cuales se exponen a continuación. xdsl Bajo el nombre xdsl se definen una serie de tecnologías que permiten el uso de una línea de cobre (la que conecta nuestro domicilio con la central telefónica) para transmisión de datos de alta velocidad y, a la vez, para el uso normal como línea telefónica. Se llaman xdsl Página 3

4 ya que los acrónimos de estas tecnologías acaban en DSL, que está por "Digital Subscriber Line" (línea de abonado digital): HDSL, ADSL, RADSL, VDSL. Cada una de estas tecnologías tiene distintas características en cuanto a prestaciones (velocidad de la transmisión de datos) y distancia de la central (ya que el cable de cobre no estaba pensado para eso, a mayor distancia peores prestaciones). Entre estas tecnologías, la más adecuada para un uso domestico de Internet es la llamada ADSL. A continuación se detallan cada una de estas tecnologías. ADSL Asymetric Digital Subsciber Line. De las tecnologías xdsl es la más popular. La clave del ADSL está en que el ancho de banda de bajada y el de subida es asimétrico. En la práctica el ancho de banda desde el proveedor hasta el usuario (bajada) es el más grande. Esto es en parte debido a las limitaciones del sistema de cableado telefónico y el hecho de que el flujo de información es asimétrico. Esta asimetría se debe a que la mayor parte de la información es transmitida al usuario (programas, gráficos, sonido y video) y muy poca es transmitida por este (teclas, botón del mouse). Las velocidades de flujo de bajada se encuentran típicamente en el rango desde 768Kbps hasta 9Mbps y los de subida desde 64kbps hasta 1.5Mbps. CDSL CDSL (DSL de consumidor) es una versión de DSL, Patentada por Rockwell Corp., que es de alguna forma mas lento que ADSL (1 Mbps de bajada y probablemente menos de subida) pero tiene la ventaja que el splitter no necesita ser instalado en la casa del abonado. G.Lite Conocido también como DSL Lite, ADSL sin splitter o ADSL Universal, es esencialmente un ADSL mas lento que no requiere la división de la línea en el extremo del abonado sino que es dividido para el usuario remotamente desde la compañía telefónica. Esto ahorra el costo de lo que las compañías llaman The truck roll. G.Lite, estándar oficial ITU-T G-992.2, provee un rango de datos de Mbps a 6 Mbps de bajada y 128 Kbps a 384 Kbps de subida. Se espera que G.Lite se convierta en el DSL mas ampliamente instalado. Truck roll: Cuando un servicio técnico necesita ser despachado para instalar, configurar, o solucionar problemas en una línea. La significancia de este término implica un costo real para el proveedor del servicio cada vez que el trabajo de un técnico es requerido. HDSL HDSL (High bit-rate Digital Subscibe Line), una de las primeras formas de DSL, es usado para transmisiones digitales de banda ancha en un sitio corporativo y entre la compañía telefónica y el usuario. La principal característica de HDSL es que es simétrico: tiene el mismo ancho de banda disponible en ambas direcciones. HDSL puede transportar tanta información en un par trenzado como puede transportar una línea T1 (hasta Mbps) en Norte América, Página 4

5 o una línea E1 (hasta Mbps) en Europa. Es considerada una alternativa para una conexión T1 o E1 y permite transmisiones de hasta 3700m sin repetidoras siendo que las líneas T1 y E1 necesitan repetidoras cada 1850m. Usa la modulación PAM (modulación por amplitud de pulsos) en un bucle de 4 cables. IDSL DSL basado en ISDN desarrollado originalmente por Ascend Comminications. Usa la línea de códigos 2B1Q (dos binarios uno cuaternario) y típicamente soporta rangos de datos de 128 Kbps. Esta tecnología es similar a la ISDN, pero usa todo el ancho de banda de dos canales de 64 Kb/s mas un canal D de 16 Kbps. RADSL RADSL (Rate Adaptive DSL) es cualquier módem xdsl de rango adaptativo, pero puede referirse específicamente a la propiedad de modulación diseñada por Globerspan Semiconductor. Usa modulación por fase y amplitud con supresión de portadora (CAP). Los módems DMT del estándar T1.413 son todos técnicamente RADSL, pero generalmente son llamados como tales. El rango de subida depende del rango de bajada, el cual es función de las condiciones de la relación señal a ruido y las condiciones de la línea. El software es capaz de determinar el rango al cual la señal puede ser transmitida en una línea telefónica dada y ajusta la tasa de entrega correspondientemente. SDSL SDSL (Symetric DSL) es similar a HDSL con una única línea de par trenzado, transportando 1.544Mbps (T1 en EE.UU. y Canadá) o Mbps (E1 en Europa) en cada dirección hasta una distancia de 3500 m en una línea dúplex. Es simétrico porque el rango es el mismo en ambos sentidos. VDSL VDSL (DSL de muy alta tasa de datos). Es una tecnología en desarrollo que promete tasas de datos mucho mas altas sobre relativamente cortas distancias (entre 51 a 55 Mbps sobre líneas hasta 300 metros de longitud y 12.9 Mbps a 1350 metros). Se prevé que VDSL emerja después que ADSL se desarrolle ampliamente y coexista con él. La tecnología de transmisión (CAP, DMT, etc.) y su efectividad en algunos ambientes no está determinada todavía. Algunas organizaciones de estandarización están trabajando en eso. x2/dsl x2/dsl es un módem de 3Com que soporta la comunicación de módems de 56 Kbps pero es actualizable a ADSL a través de la instalación de un nuevo software cuando ADSL está disponible en el área del usuario. 3Com lo llama el último módem que necesitaras. Página 5

6 En la siguiente tabla se resume las características principales de cada uno de las tecnologías xdsl dadas Tipo de DSL ISDL CDSL DSL Lite G.Lite (igual a DSL Lite) HDSL SDSL Descripción ISDN Digital Subsciber Line Consumer DSL DSL sin splitter DSL sin splitter High bit-rate Digital Subscriber Line Symmetric DSL Tasa de transferencia 128Kbps 1Mbps de bajada Desde 1.544Mbps a 6Mbps de bajada, dependiendo del servicio al que se suscriba Desde 1.544Mbps a 6Mbps de bajada, dependiendo del servicio al que se suscriba 1.544Mbps dúplex en líneas de 2 pares trenzados, Mbps dúplex en líneas de 3 pares trenzados Mbps dúplex (U.S. y Canadá); Mbps (Europa) en una sola Página 6 Distancia Límite 5500m en cable de 0.5mm 5500m en cable de 0.5mm 5500m en cable de 0.5mm 5500m en cable de 0.5mm 3700m en cable de 0.5mm 3700m en cable de 0.5mm Aplicación Similar al servicio ISDN-BRI pero solo para datos (sin voz en la misma línea). Servicio sin splitter para casas y pequeñas empresas, similar a DSL Lite. El estándar ADSL; sacrifica velocidad para no tener que instalar un splitter del lado del usuario El estándar ADSL; sacrifica velocidad para no tener que instalar un splitter del lado del usuario Servicio T1/E1 entre el servidor y la compañía telefónica o dentro de una compañía, WAN, LAN, o acceso de servidor Igual que para HDSL pero requiriendo solo una línea de par trenzado

7 línea dúplex de bajada y subida ADSL RADSL VDSL Asymmetric Digital Subscriber Line Rate-Adaptive DSL Very high Digital Subscriber Line a 6.1 Mbps de bajada;16 a 640 Kbps de subida Adaptada a la línea, 640kbps a 2.2Mbps de bajada; 272kbps a 1.088Mbps de subida 12.9 a 52.8Mbps de bajada; 1.5 a 2.3Mbps de subida; 1.6 a 2.3Mbps de bajada 1.544Mbps a 5500 m; 2.048Mbps a 4900 m; 6.312Mbps a 3700 m; 8.448Mbp a 2750 m No provisto 1400m a 12.96Mbps; 900m a 25.82Mbps; 300m a 51.84Mbps Usada para Internet y acceso a redes, video en movimiento, video en demanda, acceso remoto a LAN Similar a ADSL Redes ATM; fibra ADSL - Asymmetric Digital Subscriber Line ADSL son las siglas de Asymmetric Digital Subscriber Line, que significa Línea de Abonado Digital Asimétrica. Se trata de utilizar la Línea de Abonado como una línea Digital, con velocidades diferentes para transmitir y recibir: Asimétrico La tecnología ADSL nace con un claro objetivo: aprovechar el cable de cobre que une nuestro teléfono con la central telefónica local de la que dependemos, lo que se denomina Línea de Abonado. Con ADSL se consigue un mejor aprovechamiento del ancho de banda, como se explica a continuación. La principal diferencia entre la modulación utilizada por los módem ADSL, y la utilizada por los módem convencionales es el ancho de banda en el que trabajan. Los primeros operan desde los 24 KHz hasta los KHz aproximadamente, mientras que los segundos lo hacen Página 7

8 desde los 300 Hz a los Hz. Como primera consecuencia vemos que se puede hablar por teléfono y estar conectado simultáneamente, puesto que usan frecuencias distintas. Segunda consecuencia: la velocidad de conexión se multiplica con el ADSL, puesto que se maneja más ancho de banda. VOZ ADSL khz 1104 khz Figura 4: Espectro de voz y ADSL Características principales Las características más importantes del ADSL son las siguientes: Velocidades de hasta 8 Mbps para la conexión entrante a nuestro equipo, lo que supone multiplicar por algo más de 36 la velocidad de los módem actuales, cercanos a su límite. Para la conexión saliente se pueden alcanzar algo más de 600Kbps. Esta velocidad depende de la distancia de la línea de abonado, es decir, de lo lejana que se encuentre la central de la que dependemos. A mayor distancia, menos velocidad. Posibilidad de mantener una conexión a Internet y de transmitir voz simultáneamente. Disponemos de una conexión permanente a Internet, lo que permite a los operadores que la ofrecen, aplicar tarifas planas para este servicio debido a la naturaleza de la comunicación que se establece. Debido a lo anterior no hay que marcar ningún número de teléfono. Además esta conexión es dedicada, es decir, no se comparte con nadie. Adaptación de la línea a ADSL Para adaptar una línea analógica a una línea ADSL, se han de realizar una serie de cambios tanto en la central a la que estamos conectados, como en la propia línea. Página 8

9 Para transmitir información a través de una línea ADSL se utiliza una modulación diferente a la que utilizan los módem habituales. Por tanto lo primero es instalar un módem ADSL en el equipo que queramos conectar a la línea ADSL (ATU-R), y otro en la central (ATU-C). Al tratarse de una modulación en la que se transmiten diferentes caudales en los sentidos Usuario -> Red y Red -> Usuario, el módem ADSL situado en el extremo del usuario es distinto del ubicado al otro lado del bucle, en la central local. (Ver figura 5: Línea ADSL) En realidad en la central se instala un DSLAM, o conjunto de tarjetas que reúne un gran número de módem ADSL, que es capaz de enrutar el tráfico de todas esas tarjetas hacia una red de área extensa o WAN. Dado que en una línea ADSL existen dos canales de comunicación, el de voz y el de datos, se hace necesario instalar en la casa del abonado un dispositivo que separe ambos tipos de comunicación a la entrada (Splitter), para que la primera vaya al teléfono o al fax, y la segunda al ordenador. En la central tenemos otro dispositivo similar que deriva la voz a la red telefónica convencional, y los datos al DSLAM. Componentes ATU-R Figura 5: Línea ADSL El ATU-R es un módem que se instala en la casa del abonado y permite establecer la conexión ADSL a través de la línea telefónica. Suele denominarse igualmente módem ADSL. Al igual que en los analógicos, existen dos tipos: externos e internos. En el caso de ser interno, la instalación física del ATU-R es muy similar a la de un módem analógico. Si el ATU-R es externo, en vez de usar un puerto serie para conectarlo al PC como en los analógicos, se utiliza un puerto Ethernet, es decir, el PC ha de contar con una tarjeta de red Ethernet instalada, o un puerto USB. Por un lado se conecta el módem ADSL a la línea ADSL, y por el otro a la PC, ya sea a través de tarjeta de red o de puerto USB. Página 9

10 DSLAM Ya se indicó con anterioridad que por cada línea ADSL, es necesario instalar un ATU-R en la casa del abonado y un ATU-C en la central local de la que depende. Esto podría complicar el despliegue de ADSL, pues no es práctico tener cientos de ATU-C en cada central. La solución es el DSLAM, que agrupa un gran número de tarjetas, cada una de las cuáles tiene varios ATU-C. El DSLAM es capaz de enrutar el tráfico de todas las tarjetas hacia una red de área extensa o WAN. Como veremos más adelante, ATM sobre ADSL es la solución que se ha impuesto. De este modo tenemos una red de acceso ADSL, a una red de transporte ATM. Así el DSLAM se compone de las tarjetas de los ATU-C, de un conmutador ATM, y de diversas interfaces o tipos de conexiones: varias ADSL-DMT para las líneas ADSL, y una STM- 1, STM-4 ó E3 para la conexión a la red de transporte. Figura 6: DSLAM Splitter El uso compartido del cobre no se da sin potenciales problemas. En particular, muchos teléfonos pueden pasar a las frecuencias mayores de 4kHz, interfiriendo en el flujo de datos DSL. Además, las frecuencias altas usadas por el DSL pueden ser levantadas por el teléfono, causando estática. Como ya se mencionó anteriormente el Splitter sirve para separar la señal de voz de la de datos tanto en casa del abonado, como en la central. Puesto que ambas ocupan distintas Página 10

11 partes del ancho de banda de la línea ADSL, lo lógico es utilizar un par de filtros para separarlas. Por lo tanto el Splitter es un filtro paso bajo para la voz, y un paso alto para los datos. Figura 7: Splitter en casa del abonado y en la central Figura 8: Separación Voz y Datos. Funcionamiento del Splitter Existe una modalidad de ADSL que no requiere de la instalación del Splitter. Por supuesto no permite simultaneidad entre voz y datos, pero es más barata y sencilla de instalar, aunque alcanza menores velocidad de transmisión. Es la modalidad G.Lite ADSL. La que requiere el Splitter y permite comunicaciones vocales y de datos simultáneamente, se denomina Full-rate ADSL y es la que se comercializa normalmente. Los splitters tienen el inconveniente que requieren romper y rehacer las conexiones del cableado telefónico y quizás hasta instalar nuevo cableado hasta el módem ADSL. En muchos Página 11

12 casos, esto significa una llamada de servicio al abonado. Para evitar esto, se han propuesto varias alternativas. Otra solución, empleada por Netspeed equipment es usar "micro filtros, lo que denominan EZ-DSL. Un microfiltro es esencialmente un filtro pasa bajos instalable por el abonado con una ficha RJ-11 en ambos extremos: el abonado conecta el teléfono en un extremo y el otro extremo en la ficha de la pared. Como puede apreciarse la solución del micro filtro es esencialmente una versión de la solución del splitter instalable por el usuario (es decir sin requerimiento de cableado). Además nótese que es solo necesario garantizar que hay un micro filtro en algún lugar entre el teléfono y la línea ADSL. Calificación de la línea y el cableado Ha habido algunos conceptos erróneos sobre el tipo de cableado requerido para los módems ADSL. No se requiere cable categoría 5. Pueden trabajar sobre cableado categoría 3 o inferior. Sin embargo, cuanto mejor es el cableado, menor es la degradación de la señal y mayor es la distancia sobre la cual los módems ADSL aún trabajarán (Esto se detalla mas ampliamente a continuación). Si se realiza un recableando en el domicilio del usuario, es recomendable cableado categoría 5 o mejor. Sin embargo, cualquier cableado del que se disponga es solo una pequeña fracción del cableado total entre el abonado y la central telefónica, sobre los cuales no se tiene control. No todas las líneas telefónicas son capaces de pasar las altas frecuencias empleadas por los módems DSL. Existen también límites en cuanto al largo del cable de cobre sobre el cual ADSL trabajará. Por lo tanto, una línea telefónica debe ser calificada (habilitada) antes de que ADSL pueda ser instalado sobre ella. Para calificar la línea se chequea el largo del lazo local, la presencia de loading coils, de excesivos bridges taps, los lazos locales que están provistos sobre el DLC (Digital Loop Carrier) y el estado general de la línea. Si una línea falla la calificación, existen limitaciones a los recursos disponibles. Se puede tratar de sacar los loading coils y eliminar los bridge taps, pero la compañía local puede no hacerse cargo del costo de esta mejora de la línea. loading coils: Son usados para extender el rango del lazo local para comunicaciones de voz. Se agregan inductores en serie con la línea de teléfono que compensan las capacitancias paralelas de la línea. Mejoran la parte alta del espectro de voz a expensas de las frecuencias mayores a 3.6 khz. Por lo tanto las loading coils no permiten las conexiones ADSL. bridges taps: Es una conexión accidental de otro lazo local a un lazo local primario. Generalmente se comporta como un circuito abierto para DC, pero se transforma en una línea de transmisión con efectos adversos para altas frecuencias. Generalmente es perjudicial para las conexiones ADSL y debe ser eliminado. El cableado telefónico extra en el domicilio del usuario es una combinación de pequeños bridge taps. Un splitter aisla el cableado de la casa y provee con camino directo a la señal ADSL para pasar al módem ATU-R sin ser perjudicada Página 12

13 Modulación En una primera etapa coexistieron dos técnicas de modulación para el ADSL: CAP ("Carrierless Amplitude/Phase") y DMT ("Discrete MultiTone"). Finalmente los organismos de estandarización (ANSI, ETSI e ITU) se han decantado por la solución DMT. Modulación DMT Básicamente consiste en el empleo de múltiples portadoras y no sólo una, que es lo que se hace en los módems de banda vocal. Estas subportadoras son transmitidas en un mismo tiempo. Cada una es modulada independientemente en cuadratura (modulación QAM) por una parte del flujo total de datos que se van a transmitir. Estas subportadoras están separadas entre sí 4,3125 KHz, y el ancho de banda que ocupa cada subportadora modulada es de 4 KHz. Las técnicas de múltiples canales requieren mucho procesamiento digital y no fueron comercialmente accesibles hasta que la tecnología de circuitos integrados pudo implementarlo mas económicamente. Las configuraciones típicas son de 6-31 canales de subida (24kHz-136kHz), y canales de bajada (136kHz-1,1MkHz). Los canales 16 y 64 son reservados para tonos pilotos que son usados para la sincronización. El reparto del flujo de datos entre subportadoras se hace en función de la estimación de la relación Señal/Ruido en la banda asignada a cada una de ellas. Cuanto mayor es esta relación, tanto mayor es el caudal que puede transmitir por una subportadora. Esta estimación de la relación Señal/Ruido se hace al comienzo, cuando se establece el enlace entre el ATU-R y el ATU-C, por medio de una secuencia de entrenamiento predefinida. La técnica de modulación usada es la misma tanto en el ATU-R como en el ATU-C. La única diferencia estriba en que el ATU-C dispone de hasta 256 subportadoras, mientras que el ATU-R sólo puede disponer como máximo de 32. El cable de cobre de la línea de abonado ofrece peor comportamiento a medida que aumenta la frecuencia, por lo que se transmiten más datos por las subportadoras de la parte baja del espectro; esta particularidad se detallará posteriormente. Reparto del caudal que puede transmitir por una subportadora: El estándar de DMT ANSI T1.413 especifica 256 subportadoras, cada una puede modularse independientemente desde cero hasta un máximo de 15 bits/seg/hz. Esto permite hasta 60 kbps por tono (algunas implementaciones soportan 16 dando tasas de 64 kbps por tono). Para bajas frecuencias, donde la atenuación del cable de cobre es baja y la relación Página 13

14 señal a ruido (SNR) es buena, es común usar modulaciones que proveen tasas mayores que 10 bits/hz. En condiciones desfavorables, la modulación puede ser bajada para contrarrestar el efecto de la baja SNR, usualmente 4bits/Hz o menos. Mas aún mientras el sistema mide la integridad de la línea, puede evitar o compensar el cross-talk o interferencia. Esto es particularmente útil, por ejemplo, para reducir la modulación en las bandas donde una estación de AM causa interferencias de RF (Radio frecuencia) Este reparto de caudal se consigue de la siguiente forma: El ATU-C transmite un tono de igual amplitud por cada canal para medir las características de la línea. El procesamiento de la señal se realiza en el ATU-R y la información de distribución de bit por símbolo optimizada se transmite por la misma línea telefónica al ATU-C usando una velocidad baja segura. Las siguientes figuras muestra dos ejemplos demostrativos: Figura 9: Reparto de bits por canal Figura 10: Reparto con interferencia AM En la figura 9: Reparto de bits por canal se describe un segmento de par trenzado de línea telefónica de 0.5 mm de calibre. La atenuación a las altas frecuencias depende de la longitud de la línea. En la Figura 10: Reparto con interferencia AM incluye un pulso en el espectro que ilustra el efecto de la interferencia de una estación de radio AM. Página 14

15 La modulación parece y realmente es bastante complicada, pero el algoritmo de modulación se traduce en una IFFT (transformada rápida de Fourier inversa) en el modulador, y en una FFT (transformada rápida de Fourier) en el demodulador situado al otro lado del bucle. Estas operaciones se pueden efectuar fácilmente si el núcleo del módem se desarrolla sobre un DSP. Transmisión: Recepción: El modulador del ATU-C, hace una IFFT de 512 muestras sobre el flujo de datos que se ha de enviar en sentido "downstream". El modulador del ATU-R, hace una IFFT de 64 muestras sobre el flujo de datos que se ha de enviar en sentido "upstream". El demodulador del ATU-C, hace una FFT de 64 muestras tomadas de la señal "upstream" que recibe. El demodulador del ATU-R, hace una FFT, sobre 512 muestras de la señal "downstream" recibida. Existen dos modalidades dentro del ADSL con modulación DMT: FDM y cancelación de ecos. En la primera, los espectros de las señales ascendente y descendente no se solapan, lo que simplifica el diseño de los módemes, aunque reduce la capacidad de transmisión en sentido descendente, no tanto por el menor número de subportadoras disponibles como por el hecho de que las de menor frecuencia, aquéllas para las que la atenuación del par de cobre es menor, no están disponibles. La segunda modalidad, basada en un cancelador de ecos para la separación de las señales correspondientes a los dos sentidos de transmisión, permite mayores caudales a costa de una mayor complejidad en el diseño. Página 15

16 Figura 11: Modulación ADSL DMT con FDM Figura12: Modulación ADSL DMT con cancelación de ecos En la Figura 11: Modulación ADSL DMT con FDM y en la Figura 12: Modulación ADSL DMT con cancelación de ecos se muestran los espectros de las señales transmitidas por los módemes ADSL tanto en sentido ascendente como descendente. Como se puede ver, los espectros nunca se solapan con la banda reservada para el servicio telefónico básico (POTS o "Plain Old Telephone Service"), y en cambio sí que se solapan con los correspondientes al acceso básico RDSI (ISDN). Por ello el ADSL y el acceso básico RDSI son incompatibles. Modulación CAP La modulación Cap está muy relacionada con la modulación de amplitud en cuadratura (QAM), de echo matemáticamente las dos pueden ser consideradas simples transformaciones de cada una. Ambas son señales de una portadora, donde la información es dividida en dos y modulada en dos portadoras (I y Q) ortogonales antes de ser combinadas y transmitidas. La diferencia más importante entre QAM y CAP radica en su implementación; QAM genera dos Página 16

17 señales con un mezclador seno/coseno las combina en el dominio analógico. En contraste, en CAP, la modulación de las señales ortogonales es ejecutada digitalmente, usando dos filtros pasabanda transversales con las mismas características de amplitud pero con una diferencia de π/2 en la fase. Las señales son combinadas, inyectadas en un conversor AD y transmitidas. La ventaja de CAP sobre QAM es que (digitalmente hablando) la implementación en silicio es obtenida mas eficientemente al mismo costo de flexibilidad. Al contrario que DMT, CAP emplea todo el rango de frecuencias entre 4Khz y 1.1Mhz como un solo canal. La tasa de símbolos de subida es de 136 kbaudios en una portadora de Khz, mientras que la tasa de símbolos de bajada es de 340 kbaudios en una portadora de Khz, 680 Kbaudios en una portadora de 631 Khz, o 952 Kbaudios en una portadora de Khz. Esto le permite que el módem tenga una tasa adaptativa a las variaciones en las condiciones de la línea (Ver RADSL). La modulación QAM es también adaptativa variando el número de bits por símbolo. Una ventaja de CAP es que esta modulación es empleada en la actualidad en alguno de los estándares de comunicación por módem como son V.32/V.32bis. El número de señales que puede generar depende de la cantidad de bits de información que queremos mandar por la línea, empleando diferentes algoritmos CAP puede ajustar la tasa de la sección ADSL en tiempo real. Las principales ventajas de CAP son: Menor costo. Menor inactividad. Tasa adaptativa. Por otro lado DMT es considerada una tecnología más confiable y sofisticada y muchos creen que dominará el futuro de las comunicaciones en el mundo. El estándar ITU/TSS de ADSL define a DMT como el método de modulación para ser usado en el equipamiento de comunicaciones ADSL pero algunos de los fabricantes están trabajando en un estándar diferente que usará la tecnología CAP. Atenuación del par de cobre En un par de cobre la atenuación por unidad de longitud aumenta a medida que se incrementa la frecuencia de las señales transmitidas. Y cuanto mayor es la longitud del bucle, tanto mayor es la atenuación total que sufren las señales transmitidas. Ambas cosas explican que el caudal máximo que se puede conseguir mediante los módemes ADSL varíe en función de la longitud del bucle de abonado. En la Figura 13: Caudal máximo (Kbps) de los módemes ADSL en función de la longitud del bucle de abonado se representa la curva del caudal máximo en Kbps, tanto en sentido ascendente como descendente, que se puede conseguir sobre un bucle de abonado con un calibre de 0,405 mm. En la figura se representan las curvas con y sin ruido. La presencia de ruido externo provoca la reducción de la relación Señal/Ruido con la que Página 17

18 trabaja cada una de las subportadoras, y esa disminución se traduce en una reducción del caudal de datos que modula a cada subportadora, lo que a su vez implica una reducción del caudal total que se puede transmitir a través del enlace entre el ATU-R y el ATU-C. Figura 13: Caudal máximo (Kbps) de los módemes ADSL en función de la longitud del bucle de abonado Hasta una distancia de 2,6 Km de la central, en presencia de ruido (caso peor), se obtiene un caudal de 2 Mbps en sentido descendente y 0,9 Mbps en sentido ascendente. Esto supone que en la práctica, teniendo en cuenta la longitud media del bucle de abonado en las zonas urbanas, la mayor parte de los usuarios están en condiciones de recibir por medio del ADSL un caudal superior a los 2 Mbps. Este caudal es suficiente para muchos servicios de banda ancha, y desde luego puede satisfacer las necesidades de cualquier internauta, teletrabajador así como de muchas empresas pequeñas y medianas. Causa de la asimetría de ADSL La asimetría en ADSL es principalmente debida al near-end crosstalk (NEXT, interferencia entre cables cercanos). El gran número de cables atados en un manojo común en Página 18

19 la compañía telefónica es fuertemente susceptible al crosstalk, particularmente para la señal que viaja desde el extremo del usuario hasta la compañía telefónica. En el extremo del usuario hay menos problemas con el crosstalk debido a que la mayoría de los usuarios no tienen gran cantidad de cables atados en un manojo entrando a sus hogares, por lo tanto el ancho de banda es mayor desde la compañía telefónica al usuario. Las tasas de bit mayores, es decir, las frecuencias más altas se ven más atenuadas. La razón de que la velocidad de subida en ADSL es generalmente mucho menor que la de bajada es debido a este hecho. Cuando las frecuencias altas se han atenuado en el extremo de la compañía telefónica, son muy susceptibles a todas las otras señales en el manojo debido a la EMI (Inducción Electromagnética) En la dirección de bajada, las frecuencias altas aún se atenúan, pero como se explicó anteriormente, en el extremo del consumidor existe una mejor chance de evitar el crosstalk. Esta particularidad es aprovechada para la conexión de computadoras a Internet ya que la cantidad de datos que se descargan son generalmente mucho mayor que las que se envían a través de la red. ATM sobre ADSL Estas son las ventajas del acceso ADSL: Gran ancho de banda en el acceso: permite el intercambio de información en formato digital a gran velocidad entre un usuario y la central local a la que se conecta mediante un par de cobre. Este ancho de banda está disponible de forma permanente. Se aprovecha una infraestructura ya desplegada, por lo que los tiempos de implantación de los servicios sobre la nueva modalidad de acceso se acortan. El acceso es sobre un medio no compartido, y por tanto intrínsecamente seguro. Para sacar provecho a estas grandes velocidades de acceso las redes de comunicaciones de banda ancha emplean el ATM ("Asynchronous Transfer Mode") para la conmutación en banda ancha. Desde un primer momento, dado que el ADSL se concibió como una solución de acceso de banda ancha, se pensó en el envío de la información en forma de células ATM sobre los enlaces ADSL. En los estándares sobre el ADSL, desde el primer momento se ha contemplado la posibilidad de transmitir la información sobre el enlace ADSL mediante células ATM. La información, ya sean tramas de vídeo MPEG2 o paquetes IP, se distribuye en células ATM, y el conjunto de células ATM así obtenido constituye el flujo de datos que modulan las subportadoras del ADSL DMT. Si en un enlace ADSL se usa ATM como protocolo de enlace, se pueden definir varios circuitos virtuales permanentes (CVPs) ATM sobre el enlace ADSL entre el ATU-R y el ATU-C. Página 19

20 De este modo, sobre un enlace físico se pueden definir múltiples conexiones lógicas cada una de ellas dedicadas a un servicio diferente. Por ello, ATM sobre un enlace ADSL aumenta la potencialidad de este tipo de acceso al añadir flexibilidad para múltiples servicios a un gran ancho de banda. Otra ventaja añadida al uso de ATM sobre ADSL es el hecho de que en el ATM se contemplan diferentes capacidades de transferencia (CBR, VBR-rt, VBR-nrt, UBR y ABR), con distintos parámetros de calidad de servicio (caudal de pico, caudal medio, tamaño de ráfagas de células a velocidad de pico y retardo entre células consecutivas) para cada circuito. De este modo, además de definir múltiples circuitos sobre un enlace ADSL, se puede dar un tratamiento diferenciado a cada una de estas conexiones, lo que a su vez permite dedicar el circuito con los parámetros de calidad más adecuados a un determinado servicio (voz, vídeo o datos). Figura 14: DSLAM ATM En los módemes ADSL se pueden definir dos canales, uno el canal "fast" y otro el "interleaved". El primero agrupa los CVPs ATM dedicados a aplicaciones que pueden ser sensibles al retardo, como puede ser la transmisión de voz. El canal "interleaved", llamado así porque en él se aplican técnicas de entrelazado para evitar pérdidas de información por interferencias, agrupa los CVPs ATM asignados a aplicaciones que no son sensibles a retardos, como puede ser la transmisión de datos. A nivel de enlace, algunos suministradores de equipos de central para ADSL han planteado otras alternativas al ATM, como PPP sobre ADSL y frame-relay sobre ADSL, pero finalmente no han tenido mucha aceptación. Los estándares y la industria han impuesto el modelo de ATM sobre ADSL. En ese contexto, el DSLAM pasa a ser un conmutador ATM con múltiples interfaces, una de ellas Página 20

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