Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Eléctrica

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1 Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Eléctrica IE 0502 Proyecto Eléctrico Alternativas para aumentar el radio de interconexión entre los equipos para el acceso a internet ADSL y las centrales en Costa Rica Por: Cristian Gómez Lizano Ciudad Universitaria Rodrigo Facio Diciembre del 2005

2 Alternativas para aumentar el radio de interconexión entre los equipos para el acceso a internet ADSL y las centrales en Costa Rica. Por: Cristian Gómez Lizano Sometido a la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Costa Rica como requisito parcial para optar por el grado de: BACHILLER EN INGENIERÍA ELÉCTRICA Aprobado por el Tribunal: Ing. Víctor Hugo Chacón Prendas, M.Sc Profesor Guía Ing. Francisco Rojas Fonseca, M.Sc Profesor lector Ing. Guillermo González Rivero, M.Sc Profesor lector ii

3 DEDICATORIA A Dios, nada sería posible sin Él. A mi madre, porque con su esfuerzo y amor hacia sus hijos siempre ha sido mi mayor ejemplo. Gracias por estar siempre a mi lado. A mi hermano Jairo por su apoyo, quien hizo de mi sueño su sueño y luchó con migo para realizarlo. A mis dos hermanas, Karolina y Alice por su cariño y paciencia. Siempre serán una parte muy importante en mi vida. A mi padre (qddg) porque me enseño a trabajar con tenacidad hasta alcanzar las metas que uno se traza. Luchador incansable que me seguirá acompañando el resto de mi vida. iii

4 Reconocimientos Sin duda alguna siempre hubo personas a mi lado ayudando y apoyando para la consecución de pequeños objetivos que en suma forman la meta trazada. A ellos: A la familia Ramírez Aguirre quienes desinteresadamente me acompañaron por el camino, ofreciendo su cariño y comprensión cuando el espíritu desfallecía, me dieron el ejemplo del trabajo arduo, herramienta fundamental para obtener cualquier cosa. A la Lic. Ariadna Calderón Herrera, por su ayuda con el proyecto y esos consejos que siempre estuvieron en el momento indicado, una luz inextinguible... gracias. Al Ing. Rodrigo Chacón Portilla y a todos los empleados que conforman la UEN CENCE por todos los conocimientos traspasados durante la práctica profesional. A los Ingenieros Alberto Campos Ríos, B. Alpizar, Luis Figueroa, Francisco Monge, por su valioso aporte en el proyecto aquí presente. iv

5 ÍNDICE GENERAL ÍNDICE DE FIGURAS...vii ÍNDICE DE TABLAS...ix NOMENCLATURA...x RESUMEN...xii CAPÍTULO 1: Introducción Objetivos Objetivo general Objetivos específicos Metodología...2 CAPÍTULO 2: Desarrollo teórico Antecedentes para el ADSL Generalidades del cobre Sistema telefónico Conmutación y enrrutamiento La familia de protocolos xdsl Tecnología ADSL Que es el ADSL? Principio de funcionamiento del ADSL Modulación del ADSL Modulación QAM Canal de transmisión Limitaciones del conductor de cobre Métodos para corregir estos problemas en la transmisión...21 CAPÍTULO 3: Estructura de la red ADSL Redes de acceso Estructura general en la interconexión de equipos Características del cobre en la red ADSL Descripción básica de la red Pruebas y parámetros en el tendido del cobre para el servicio ADSL que realiza el ICE Continuidad Longitud de la línea Aislamiento...30 v

6 Resistencia de bucle Capacitancia mutua Voltaje inducido Relación señal a ruido Balance longitudinal Atenuación Variación de la velocidad al aumentar la distancia del usuario Nuevas técnicas y equipos de medición Características del nuevo sistema: Pair View y Pair-Q El Equipo Descripción Pruebas que realiza el equipo...39 CAPÍTULO 4: Variantes de la familia xdsl Descripción Tecnología RADSL Tecnología MSDSL Tecnología Reach DSL...46 CAPÍTULO 5: Análisis en Costa Rica...47 Capítulo 6: Conclusiones y recomendaciones...51 BIBLIOGRAFÍA...54 APÉNDICE A: Normas y recomendaciones...55 ANEXO 1: Concepto de decibelio...56 ANEXO 2: Paquetes de datos en SDH...58 ANEXO 3: Soluciones de Precalificación Masiva de los pares telefónicos...59 vi

7 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 2.1 Conexión punto apunto con cinco terminales...6 Figura 2.2 Línea compartida en las centrales...9 Figura 2.3 Conexión básica de la tecnología ADSL...11 Figura 2.4 Esquema de conexión del DSLAM...11 Figura 2.5 Funcionamiento del splitter...12 Figura 2.6 División del ancho de banda del cobre sin cancelación de ecos...15 Figura 2.7 Modulación sin cancelación de ecos...15 Figura 2.8 Modulación cancelación de ecos...16 Figura 2.9 Repartición de los datos en las subportadoras, según la relación Señal/Ruido...17 Figura 2.10 Modulación M-QAM...18 Figura 2.11 Presentación de un par de conductores de cobre...18 Figura 2.12 Cable multipar...19 Figura 3.13 Variación de la capacidad de transmisión...24 en función de la distancia...24 Figura 3.14 Diagrama de interconexión general para el servicio de ADSL...25 Figura 3.15 Diagrama del Core...26 Figura 3.16 Diagrama de distribución...27 Figura 3.17 Conexión final hacia el usuario...28 Figura 3.18 Velocidades máximas de bajada de un...35 estudio frente a datos del ICE...35 Figura 3.19 Velocidades máximas de subida de un...36 estudio frente a datos del ICE...36 Figura 3.20 Representación del sistema Pair-Q...39 Figura 4.21 Comparación del rango de interconexión de la central...43 al usuario entre ADSL y RADSL...43 Figura 4.22 Variación del ancho de banda de los canales con la tecnología RADSL...44 vii

8 Figura 4.23 Características del RADSL...44 Figura 4.24 Características del MSDSL...45 Figura 4.25 Características del Reach DSL...46 viii

9 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 3.1 Valores teóricos para diferentes calibres...31 Tabla 3.2 Niveles permitidos de ruido a tierra...32 Tabla 3.3 Niveles de ruido metálico...32 Tabla 3.4 Atenuación para un conductor de 0.4mm y 0.5mm...34 Tabla 3.5 Valores permitidos de atenuación para la transmisión de datos de subida y de bajada...34 Tabla 3.6 Valores de velocidad de bajada...35 Tabla 3.7 Valores de velocidad de subida...36 ix

10 NOMENCLATURA xdsl ADSL ANSI ATU-C ATU-R AWG BRI ISDN CAP DMT DSLAM ETSI FDM fc HDSL ICE ISP ITU LAN LMDS MDF MMDS MSDSL POTS QAM RADSL SNT x Digital Subscriber Line Asymmetric Digital Subscriber Line American National Standard Institute ADSL Terminal Unit Central ADSL Terminal Unit Remote American Wire Gauge Basic Rate Interface Integrated Services Digital Network. Carrierless Amplitude and Phase Modulation Discrete Multi Tone Digital Subscriber Line Access Multiplexer European Telecommunications Standards Institute Frequency Division Multiplexing Frecuencia de muestreo High speed Digital Subscriber Line Instituto Costarricense de Electricidad Internet Service Provider International Telecommunication Union Local Area Network Local Multipoint Distribution System Main Digital Frame Multichannel Multipoint Distribution System Multirate Symmetric Digital Subscriber Line Public Old Telephone Service Quadrature Amplitude Modulation Rate Adaptative Digital Suscriber Line Sistema Nacional de Telecomunicaciones x

11 TCM WLL Trellis Coded Modulation Wireless Local Loop xi

12 RESUMEN El objeto de este trabajo fue determinar posibles variantes de interconexión entre la central y el abonado para obtener un radio de interconexión mayor a los 3.5 Km, que es el límite actual en la tecnología ADSL. Para lograr lo anterior fue necesario estudiar el canal de transmisión de esta tecnología, así como todos los dispositivos que hacen posible la transmisión de datos ascendentes, descendentes y la señal telefónica. Con la investigación de la red de cobre telefónica (canal de transmisión del ADSL), se determinó que esta no está documentada en su totalidad y que en la mayoría de los casos cuando se realiza un cambio no se reporta. Debido a esto cuando un usuario requiere del servicio se deben hacer una serie de pruebas al par telefónico que le corresponde, las cuales duran aproximadamente tres días. Si se utiliza par telefónico número 24 la distancia de 3.5 KM puede ser superable (no con las máximas velocidades), es por esto que es necesario un conocimiento de la red, para que si esta no está en las mejores condiciones planificar una renovación o mejoramiento de la misma. El mejor método para conocer el estado actual de la red lo representa los sistemas de precalificación masiva de los pares, llamado Pair Q Pair View. Además otra forma de romper con la barrera de los 3.5 Km es la implementación de las tecnologías RADSL, MSDSL ó Reach DSL. xii

13 CAPÍTULO 1: Introducción La tecnología ADSL aprovecha la red telefónica tradicional basada en cobre debido a que permite una mejor utilización del ancho de banda, realizado por el servicio telefónico tradicional. En esta red de telefonía los usuarios que se encuentran en una misma zona se conectan a una central telefónica local por medio de un cable de cobre, estas centrales se interconectan con otras, hasta que toda central tiene acceso a cualquier otra, ya sea mediante una conexión directa entre las centrales o a través de otra central empleada como puente y con una red de transmisión. A partir de este tipo de conexión se impone una restricción a los usuarios que desean ADSL: no estar a un radio mayor a los 3.5 Km. desde la central telefónica, debido a las limitantes que presenta el cobre, tales como el hecho de que al aumentar la distancia desde la central al usuario, también lo hace la atenuación, la capacitancia y la inductancia. Debido a las restricciones que se dan con esa tecnología se quiere desarrollar esta investigación, con el fin de aumentar la cantidad de posibles usuarios que hagan uso de ADSL, gracias al aumento del radio de interconexión. Parte de esta investigación consistirá en encontrar no sólo la solución técnica más viable para el país, sino también la que represente menos costos económicos, así como en, analizar el tipo de interconexión actual, comparando las posibles soluciones del ICE. 1

14 1.1. Objetivos Objetivo general Proponer alternativas de interconexión entre los equipos para tener acceso a Internet ADSL y las centrales, para aumentar el radio de alcance que logra el tipo de interconexión actual en Costa Rica Objetivos específicos Analizar el tipo de interconexión actual entre los equipos de Internet ADSL y las centrales en Costa Rica implementada por el ICE. Determinar diferentes alternativas de interconexión entre los equipos de Internet ADSL y las centrales que se utilizan o se utilizarán en otros países para aumentar el posible radio de conexión. Definir las opciones de interconexión entre los equipos ADSL y las centrales más viables para Costa Rica Metodología El proyecto a realizar es de carácter investigativo. Debido a que esta tecnología es muy conocida existen varias fuentes de investigación, por tanto, para la creación del marco teórico se recopiló información en tesis anteriores así como en revistas, libros e Internet. 2

15 Se analizará la estructura y los elementos que componen la red de telefonía fija. Como el ICE es el único que brinda este servicio en Costa Rica, la recopilación de la información se realizó en su totalidad en ese lugar. Para lograr el informe técnico de las soluciones y aumentar el radio de interconexión, se realizó una búsqueda de tecnologías nuevas que hayan sido implementadas en otros países o que serán implementadas, debido a esto la investigación se debe realizar en su mayoría en Internet y en revistas. Una vez recopilada toda la información, se deben analizar todas las posibles opciones con el fin de recomendar las soluciones más viables para Costa Rica y valorar las gestiones técnicas llevadas por el ICE. 3

16 CAPÍTULO 2: Desarrollo teórico 2.1 Antecedentes para el ADSL Generalidades del cobre En algunas de las primeras instalaciones, para la transmisión eléctrica, se hizo uso de metales como el hierro y el acero. Pronto se determinó que el cobre tenía mejor mezcla de capacidades entre el costo y la efectividad. Este metal posee buenas características de conductibilidad y es suficientemente maleable para ser formado en alambres de tamaños y en configuraciones diferentes, además, puede ser cortado fácilmente a no muy alto precio. El oro proporciona un mejor medio. Se emplea así en gran parte para las conexiones eléctricas tanto en áreas críticas como dentro de las partes electrónicas, pero su costo es prohibitivo para un uso extenso. Los primeros alambres eran sólo cuerdas simples, sin embargo, esto trajo problemas porque cuando se unieron con otros alambres, las señales tendieron a interferir entre sí (crosstalk). Entrelazando un par de alambres se mejoró la resistencia a este problema y se logró disminuir la atenuación. El espesor del alambre normalmente se especifica según las normas de AWG. Estos números son básicamente recíprocos de las unidades del diámetro, así, un espesor de (aproximadamente 1/28 pulgadas, 0.9 mm) es llamado número 19; (aproximadamente 1/39 pulgadas, 0.63 mm) es llamado número 22; y así sucesivamente. Un número más alto indica un diámetro más pequeño. Además, conforme cambia el espesor, así lo hacen las características eléctricas del alambre; por tanto, si se utilizan 4

17 diferentes espesores en la misma línea, se pueden provocar problemas en la comunicación. Generalmente, una línea más espesa podrá transmitir señales más claras para distancias más largas, lo cual acarrea un mayor costo. Para transmitir datos sobre una línea telefónica (de cobre) analógica, se creía que el límite superior era de 64 Kb/s, este dato se obtiene de la siguiente manera: Primero se debe tomar en cuenta el ancho de banda de la voz y la escucha que varía de los 20Hz a los Hz; sin embargo, el espectro para la voz se reduce a 3.700Hz (excepto en algunos casos), pero se utiliza para el diseño 4KHz. El teorema de muestreo de Nyquist dice lo siguiente: fc 2B (2.1-1) Por tanto, la frecuencia será: fc 2 4KHz fc 8KHz Con 256 niveles de cuantización para hacerlo con 8 bits: log M = # bits 2 (2.1-2) log2 256 = 8bits Ahora se puede determinar la tasa de transmisión o Bit Rate, de la siguiente manera: Muestras bits = bits s Muestras s No obstante, esto no toma en cuenta el ancho de banda disponible en los cables de cobre que está en el orden de MHz. La técnica ADSL toma esta ventaja y utiliza las 5

18 frecuencias superiores para servicios de datos Sistema telefónico La red telefónica se concibió para tener un sistema de comunicación por voz a larga distancia. Como eran pocos abonados, las conexiones en una misma red se hacían punto a punto formando un circuito; el camino físico que hacía la conexión se denomina ruta. Teóricamente, todos los puntos terminales debían estar interconectados, así por ejemplo, si eran cinco puntos terminales se necesitaban 10 líneas para tal efecto (Figura 2.1). Figura 2.1 Conexión punto apunto con cinco terminales Este tipo de conexión (red mallada) era muy ineficiente debido a que cuanto más abonados hubiera, así se incrementaba el número de conexiones y por supuesto, el costo. Debido a esta problemática, la topología de la red se transformó en la utilizada actualmente, la cual se denomina red jerárquica, ésta funciona haciendo una conexión entre 6

19 los usuarios a una central mediante cables de cobre, a su vez, se conecta con otras y así sucesivamente, hasta que toda central tiene acceso a cualquier otra. Las conexiones pueden ser directas entre las centrales o a través de otra central empleada como puente. Las centrales telefónicas están interconectadas con un enlace de mayor capacidad, para que cuando haya un alto tráfico éstas no se bloqueen. Dichos enlaces pueden ser micro onda, cable coaxial o fibra óptica. Como su nombre lo indica, dicha red está organizada jerárquicamente, es decir, el nivel más bajo (centrales locales) está formado por el conjunto de nodos a los cuales están conectados los abonados, luego están los niveles superiores. Cuanto mayor sea la jerarquía así debe ser la capacidad, de manera que cuando un abonado realiza una llamada, ésta se enrruta hasta su destino final, en procura de que pase estrictamente por los nodos necesarios. Con esta elección de la ruta realizada por la central, se emplean los conceptos de conmutación y enrrutamiento Conmutación y enrrutamiento Este método consiste en conectar los puntos terminales sin una línea dedicada (conmutación) y en escoger la ruta necesaria (enrrutamiento). Es hecho solamente cuando las uniones son necesarias. Las primeras encargadas de cumplir esta labor fueron las operadoras, las cuales lo hacían manualmente. La tecnología avanzó y ahora esta misión la realizan las computadoras. 7

20 Con el fin de que no resulte impráctico, solamente una cantidad de líneas puede ser conectada a otra central que no es la local. Es aquí donde entran en discusión dos importantes puntos: la cantidad de líneas que se permitirán y por supuesto, el promedio de horas que serán utilizadas. Por ello, ante nuevos avances en la comunicación vía telefonía, debe tomarse en cuenta la infraestructura actual y lo viable que podría ser ampliarla. Si la conexión no está siendo utilizada, se podría sacar provecho de ella para otros propósitos, sólo si el tráfico es intermitente. El transporte de datos que no son de voz se ajusta a esta categoría. Los datos son unidos en paquetes, los cuales tienen suficiente información para ser identificados por otros paquetes; si un par de ellos fuera enviado a la misma ubicación, pasarían por el proceso de conmutación. Por ejemplo, si un usuario a de la compañía A desea enviar un dato a x de la compañía XY, pero también un usuario b de la compañía B desea enviarle datos a y de la compañía XY (Figura 2.2), sería posible si ambos paquetes de datos comparten una línea de conexión, así se reducirían los costos y el tamaño de la red. 8

21 Figura 2.2 Línea compartida en las centrales 2.2 La familia de protocolos xdsl La línea de abonado digital (DSL) utiliza principalmente la información digitalmente, para transmitir los datos del usuario a la central. El Foro de ADSL indica que la terminología (originalmente definida por Bellcore) esta dirigida a aplicarse sólo en los dispositivos utilizados en este tipo de línea, así, DSL está dirigida a referirse solamente a un dispositivo DSL. Considerando cierto lo anterior, DSL puede ser empleado para describir el tipo de línea. El protocolo será descrito aplicando un adjetivo al tipo de línea, así, la línea del abonado digital asimétrica (ADSL) y la línea del abonado digital de gran velocidad (HDSL) son parte de la familia del xdsl y sus protocolos son descritos mediante A y H, respectivamente. Algunas tecnologías de DSL no tienen DSL como parte de su nombre, un ejemplo de ello son los moduladores-demoduladores analógicos de gran velocidad (a menudo sólo llamados módems) y las más antiguas tecnologías de DSL, como la BRI ISDN. 9

22 Asimismo, el protocolo de la línea física que proporciona la transmisión de los datos digitales de la residencia o la conexión local comercial es parte de la familia del xdsl. 2.3 Tecnología ADSL Que es el ADSL? EL ADSL (Línea Digital Asimétrica del Abonado, por sus siglas en inglés) es una tecnología de banda ancha que permite una transmisión de datos a gran velocidad a través del par de hilos de cobre de la conexión telefónica. Es un sistema asimétrico, el cual permite que la transmisión de datos de la red al abonado (downstream o bajada) y del abonado a la red (upstream o subida) sea a diferentes velocidades y donde es convenientemente más rápida la transmisión de datos hacia el abonado debido a que contiene más información. Esta asimetría se debe a los dos canales de transmisión de datos (de bajada y de subida) y al utilizado en el servicio tradicional de telefonía POTS (Antiguo Servicio de Telefonía Publica, por sus siglas en inglés). Al primero se le reserva el mayor ancho de banda, con una menor necesidad al canal de bajada y finalmente, al POTS. Debido a estas características es posible estar conectado a Internet y hablar por teléfono simultáneamente Principio de funcionamiento del ADSL Una estructura básica y muy general de la conexión de la tecnología ADSL puede ser la mostrada en la figura

23 Figura 2.3 Conexión básica de la tecnología ADSL En la central se encuentran los módem ATU-C (ADSL Unidad Terminal Central o módem), los cuales son específicos para cada abonado, el usuario tiene el módem ATU-R (ADSL Unidad Terminal Remota), ambos son diferentes. En esta central también hay un DSLAM (Multiplexadores Digitales de Acceso a la Línea del Subscriptor), un chasis que agrupa un gran número de tarjetas, cada una de las cuales consta de varios módem ATU-C, el cual, concentra el tráfico de todos los enlaces ADSL hacia una red WAN o LAN. (Figura 2.4) ATU-R ATU-R ATU-R ATU-R ATU-R ATU-R splitter splitter splitter splitter splitter splitter splitter splitter splitter splitter splitter splitter ATU-C ATU-C ATU-C ATU-C ATU-C ATU-C Multiplexador Demultiplexador Central Local Figura 2.4 Esquema de conexión del DSLAM DSLAM Interfaz WAN o LAN 11

24 En ambas figuras (2.3 y 2.4) aparece un elemento llamado splitter (Figura 2.5), el cual está formado por dos filtros, uno paso alto y otro paso bajo, cuya función es separar las dos señales que van por la línea de transmisión, la de telefonía vocal (bajas frecuencias) y la de datos (altas frecuencias), además, bloquea el ruido impulsivo proveniente de las líneas telefónicas ubicadas en el domicilio del cliente y filtra las señales del módem ADSL, que reducen el comportamiento de la línea telefónica de voz Modulación del ADSL Figura 2.5 Funcionamiento del splitter La modulación DMT (Discrete MultiTone) ha sido elegida por los organismos ANSI, ETSI e ITU como el estándar a utilizar en un sistema de transmisión a través de ADSL, debido a su habilidad para superar la fuerte distorsión producida en el par de hilos, el ruido y las interferencias producidas típicamente en el par de hilos en un entorno residencial. Este tipo de modulación divide el canal de datos en 256 canales o portadoras de ancho de banda muy angostos y selecciona los mejores para transmitir los datos sobre cada uno. Las portadoras transmiten una pequeña parte de la información total y los subcanales 12

25 son modulados independientemente, es decir, se requiere la ortogonalidad entre todos ellos, mientras que las técnicas de multiportadora requieren un considerable procesamiento digital. Los avances en la tecnología de procesamiento de señales, donde FFT puede utilizarse fácilmente y a bajo costo, hacen realizable la fabricación en masa. DMT utiliza FDM (Frequency Division Multiplexing), divide el ancho de banda en 256 canales de 4 KHz y cada canal se codifica de 0 a 15 bits/símbolo utilizando la codificación TCM (Trellis Coded Modulation). Las portadoras están espaciadas con intervalos de KHz; los subcanales para el flujo de datos de bajada son 249 en el rango de frecuencias de 26 KHz a 1.1 MHz, y los subcanales para el flujo de datos de subida son 25, estos se ubican en el rango de 26 KHz a 133,8 KHz. Cada subcanal puede transmitir de 2 a 15 bits por hertz, esto causa que el ADSL tenga una gran capacidad de transmisión. El cálculo de este ancho de banda se hará de la siguiente manera: Capac.simbolo ThroughputMáx = * Ancho de banda del canal * subcanales Hz ( ) ( Σ ) (2.3-3) Para este caso específico: Capac. Símbolo/Hz = 15 bits / Hz Ancho de banda de Canal = 4 Khz Número de subcanales = 256 ThroughputMáx = (15bits/Hz)x(4Khz)x(256) ThroughputMáx = KHz 15Mbps 13

26 Sin embargo, la capacidad de envío de datos para el ADSL en la realidad es mucho menor al dato anterior, ya que los subcanales tienen comportamientos individuales, por ello, no todos se pueden utilizar al máximo su capacidad, incluso, hay subcanales que sólo pueden transmitir pocos o ningún bit. Esta característica del ADSL del manejo individual de los subcanales hace que el par de cobre transmita con un mejor desempeño, ya que la pobre respuesta e interferencia a altas frecuencias se minimiza por el uso de subcanales que presentan una mejor respuesta para transmitir. Por otra parte, también se utiliza la cancelación de eco para habilitar la operación full duplex sobre el rango de frecuencias superpuestas. A bajas frecuencias, donde generalmente la atenuación es baja y la relación señal a ruido (SNR) es alta, las subportadoras transmiten hasta 10 bps/hz o más. La relación SNR en la línea es analizada durante la inicialización, mientras que las velocidades de los canales y las potencias son cambiadas de acuerdo con las fuentes de ruido presentes. La desventaja del cancelador de eco está en la dificultad de asegurar niveles aceptables de NEXT (Near End Crosstalk) en la central telefónica del proveedor de servicios. La alternativa es usar módems FDM ADSL, donde se separan los subcanales de transferencia de datos de subida entre 26 y 134 khz y se ubican los de bajada desde 138 khz hasta MHz. 14

27 Otra desventaja es la limitación del ancho de banda entre los subcanales, pues muchos módems ADSL que utilizan modulación DMT pueden ser configurados para operar como módems FDM. Figura 2.6 División del ancho de banda del cobre sin cancelación de ecos La técnica de modulación de ambos módems es idéntica, la diferencia viene en que el MÓDEM de la central (ATU-C) puede disponer de 256 subportadoras, mientras que el del usuario (ATU-R) sólo dispone de 32, esto demuestra que la velocidad de bajada siempre es superior a la de subida. Figura 2.7 Modulación sin cancelación de ecos 15

28 Figura 2.8 Modulación cancelación de ecos Utilizar varios canales con un ancho de banda muy pequeño tiene las siguientes características: Todos los canales son independientes, sin tomar en cuenta las características de la línea, por ello, podrán ser decodificamos individualmente. El decodificador óptimo para cada canal (máxima verosimilitud) es sin memoria (no depende de los datos anteriores). La capacidad teórica del canal (teoría de la información de Shannon) puede ser casi alcanzada por este código de línea, con una complejidad razonable. La repartición del flujo de datos (repartición de bits/símbolo/hz) entre las 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 16

29 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. Esto se puede ver en la figura 2.9. Figura 2.9 Repartición de los datos en las subportadoras, según la relación Señal/Ruido Modulación QAM DMT modula con el sistema M-QAM al emplear dos portadoras desfasadas 90º entre sí. Al utilizar dos portadoras independientes en cuadratura y moduladas en amplitud con varios niveles, la señal transmitida es: s () t = I m ( t - kt )cos2 f t k o + ( - ) 2 k Q m t kt sen f t k k o (2.3-4) Donde m(t): es el pulso conformador; T: el período de símbolo (inverso de la velocidad de modulación); fo: la frecuencia de la portadora digital Ik y Qk, los niveles de amplitud que toman las portadoras en fase y cuadratura, respectivamente (±1, ±3, ±5, ). 17

30 Figura 2.10 Modulación M-QAM Canal de transmisión El canal de transmisión está constituido por dos conductores de cobre entrelazados, que se encuentran aislados entre sí (Figura 2.11), pero protegidos ambos con una cubierta exterior. El diámetro puede variar de 0.4mm a 0.9mm. Figura 2.11 Presentación de un par de conductores de cobre 18

31 En la mayoría de los casos se unen varios pares de conductores bajo la misma protección, formando cables multipares (Figura 2.12). Figura 2.12 Cable multipar Para proteger cada hilo de cobre se utiliza plástico, el cual lo rodea de forma continua, esto permite asignarle diferentes colores para la identificación de los conductores que conforman el cable. La atenuación de la línea de cobre aumenta con la frecuencia y la longitud de la línea y disminuye cuando se incrementa el diámetro del hilo, éste y otros problemas del cobre serán presentados en la siguiente sección, debido a que limitan la distancia y la velocidad con que se transmiten los datos en ADSL Limitaciones del conductor de cobre Atenuación: Es la disminución de intensidad (amplitud) de la señal útil a medida que ésta recorre el medio de transmisión. Aumenta de forma proporcional a la distancia recorrida desde el origen. Cuando se utilizan cables como medio de transmisión, la atenuación depende de la frecuencia de operación y de la resistencia del conductor y por lo tanto, de la longitud y del área. Si se aumenta el diámetro del 19

32 conductor, se disminuirá su resistencia y por tanto, la atenuación, pero aumentará el costo y la dificultad para manejarlo e instalarlo. Donde : R: Resistencia L: Longitud ρ: Resistividad L R = ρ A (2.3-5) Ruido: Es toda perturbación o interferencia no deseada que se introduce en el canal de comunicaciones y se suma a la señal útil. Existen numerosas fuentes que causan ruido, unas externas (ruido extrínseco) y otras internas (ruido intrínseco). Es imposible predecir la magnitud del ruido en un instante dado, por lo que se suele tratar de manera estadística. a) Ruido intrínseco: ruido térmico, ecos, reflexiones, atenuación y crosstalk. También hay otros componentes presentes en la infraestructura del cableado como protectores de sobrecargas, filtros de radiofrecuencia o puentes. Se le deben agregar las imperfecciones en la instalación del cable, así como pares en mal estado y contactos con tierra o humedades. b) Ruido extrínseco: es ruido impulsivo generado por chispas eléctricas, vallas eléctricas, líneas de alta tensión, maquinaria, interruptores, luces fluorescentes, así como las interferencias de las emisoras de radio. Distorsión : Es una deformación de la señal original. Este fenómeno se produce por las características reactivas (inductancia y capacitancia) de los elementos que la señal encuentra a lo largo de su camino. Otra de las causas que contribuyen a la 20