ADSL

1.    INTRODUCCIÓN

ADSL (Asymetric Digital Suscriber Line) es una tecnología módem basada en diferentes principios de procesamiento digital de señales. Fue creada a finales de los años 80´s por la compañía Bellcore y estandarizada por la ANSI en el T1.413-1995. Permite la trasmisión de datos de banda ancha de forma simultánea con servicios telefónicos hasta distancias de 5Km a 6Km de la central. [1]

 ADSL emplea un ancho de banda que va desde 25KHz hasta 1.1MHz, esta banda se subdivide en tres partes: voz, subida y bajada de datos [1]. Esta división no es simétrica, lo que permite una trasmisión a mayor velocidad en sentido descendente, es decir, desde la red hasta el usuario. De esta manera, ADSL está adaptado al tráfico de internet el cual es generalmente mayor en sentido descendente. [2]

 Esta tecnología tiene una arquitectura concreta y bien definida, requiere de dos módems como consecuencia del empleo de una modulación asimétrica, el módem ADSL situado en el extremo del usuario (ATU-R o ADSL Terminal Unit-Remote) es diferente al situado en la central (ATU-C o ADSL Terminal Unit-Central). Es necesario un dispositivo denominado Splitter que permita separar las señales de baja frecuencia (voz), de las de alta frecuencia (datos), ya que cuando la señal entra al domicilio del usuario contiene simultáneamente voz y datos. [2]

2.    ARQUITECTURA DE UNA TECNOLOGÍA ADSL

Los elementos principales de una red ADSL los podemos observar en la figura 1 y son:

·         El par de cobre o bucle de abonado: Como ya mencionamos en la introducción, la tecnología ADSL se basa en par trenzado (dos hilos de cobre entrelazados entre sí y cubiertos con una protección de plástico), gracias a esto no se requiere la implantación de una nueva red. La red ADSL permitirá el transporte de TCP/IP, ATM y datos X.25, para ello es necesario un canal telefónico con conexión analógica o ISDN, un canal ascendente con una capacidad máxima de 640 Kbps y un canal descendente con una capacidad máxima de 8 Mbps. [3]

·         Un divisor o Splitter: Dispositivo necesario tanto en el lado del usuario como en la central. Como ya dijimos, es capaz de separar las señales de voz y datos gracias a estar constituido por dos filtros uno paso alto y un paso bajo. Una vez separadas, las señales de voz se procesan en la central de conmutación correspondiente, mientras que los datos se envían directamente a una red de procesado de información. [3]

·         El módem del lado del usuario o ATU-R: Tiene como funciones evaluar el estado del par de cobre, convertir las celdas ATM y evaluar la calidad del servicio. [2]

·         El módem en el lado de la central o ATU-C: Recibe los datos del divisor instalado en la central. Las funciones que realiza son similares a las que realiza el módem ATU-R, con la diferencia de que debe trabajar con más subportadoras.

Como es necesario que para cada usuario exista una pareja de módems, surge el DSLAM (Digital Suscriber Line Access Multiplexer). El DSLAM es un equipo que permite agrupar un gran número de tarjetas, cada una de las cuales consta de varios módems ATU-C. Gracias a esto se puede simplificar el despliegue de la tecnología ADSL y además permite concentrar el tráfico de los enlaces ADSL hacia una red troncal WAN. [2]

Figura 1: Arquitectura de la red ADSL. [2]

3.    CONMUTACIÓN

Como ya mencionamos en la introducción, en la central telefónica al igual que en la vivienda del abonado también nos encontramos un Splitter. Una vez que el Splitter separa voz de datos, envía la voz a la red de telefonía pública conmutada (PSTN o RTPC) y todos los datos de los abonados van a parar a un concentrador o punto de acceso (PA) el cual va conectado a un PAI, o conmutador, donde se conectan los diferentes PSI (Internet Server Provider). La conexión entre un PA y el PAI es una conexión ATM de 155 MB. [4]

En lo que respecta a la parte de voz, PSTN es una red de conmutación de circuitos optimizada para comunicaciones de voz en tiempo real. Cuando un usuario realiza una llamada, cierra un conmutador al marcar y establece un circuito con el receptor, es decir, primero se establece el circuito entre cada usuario y luego se inicia la trasmisión. PSTN garantiza la calidad del servicio (QoS) al emplear un circuito dedicado desde el inicio hasta el final de la llamada, indistintamente del uso que hagan los participantes durante la llamada, seguirán utilizando el mismo circuito hasta que una de las personas cuelgue. [5]

En cuanto a la conexión establecida para la trasmisión de los datos, ATM (Modo de Transferencia Asíncrona) es un protocolo de comunicaciones que permite el transporte de información desde el usuario final hasta el PSI creando un canal virtual para cada usuario. La información, se distribuye en celdas ATM y el conjunto de celdas ATM constituye el flujo de datos que es modulado por las subportadoras del ADSL [1].

Algunos suministradores de equipos de central para ADSL han planteado distintas opciones diferentes al empleo de ATM, como PPP sobre ADSL y Frame-Relay sobre ADSL, pero finalmente ninguna de ellas ha tenido mucha aceptación, ya que la industria ha impuesto de forma mayoritaria ATM sobre ADSL. [4]

Las redes ATM usan celdas de tamaño fijo, esta celda es de 53 bytes, con 5 bytes de cabecera y 48 bytes de información. El empleo de celdas pequeñas y de tamaño fijo, se debe a la reducción del retardo de cola ya que pueden ser conmutadas de una manera más eficiente además al tener un tamaño fijo su implementación es más sencilla. [5]

Los conmutadores ATM proporcionan ancho de banda on-demand, crean ranuras de tiempo a medida que son necesarias. Emplean técnicas de circuitos virtuales, en las que las conexiones se identifican para enrutar los datos de un conmutador a otro [6]. Esta identificación es necesaria, por lo que en las cabeceras de las celdas ATM se introducen identificadores con dos niveles: el VPI que define el camino virtual (Los caminos virtuales sirven para simplificar el control de la red agrupando en una sola unidad todas aquellas conexiones que comparten el mismo camino) y el VCI o identificador de un circuito virtual. Gracias a estos identificadores el conmutador ATM comprueba su tabla y busca cuál es la interfaz por la que tiene que enviar los datos. Una vez que se termina la demanda de tráfico, se libera la conexión y de esta manera los recursos vuelven a estar disponibles. [6]

En los módems ADSL, se definen dos canales que permiten adaptarlos a la tecnología ATM. El canal rápido, en el cual se agrupan los CVP de ATM dedicados a aplicaciones sensibles al retardo; el otro canal, es el entrelazado en el que se aplican técnicas de entrelazado para evitar pérdidas de información, este agrupa los CVPs ATM asignados a la trasmisión de datos. [1]

Si observamos la figura 2, vemos el modelo de referencia de ADSL para ATM. En él podemos observar los dos caminos antes mencionados, tanto TC-F (convergencia de la trasmisión de la trayectoria rápida) como TC-I (convergencia de la trasmisión de la trayectoria de entrelazado). Además, observamos la interfaz V que conecta la red ATM con el nodo de acceso ATM, en el cual se conectan las funciones del ATU-C a las correspondientes con la capa ATM. Por último, observamos interfaz U que permite conectar los ATU-C de la central con los ATU-R del abonado. [1]

Figura 2: Integración de ATM y ADSL. [1]

4.    MULTIPLEXACIÓN

Esta tecnología utiliza los dos tipos de multiplexación básicos en el campo de las comunicaciones para conseguir una finalidad común, el transporte simultáneo de voz y datos gracias al componente DSLAM (DSL Access Multiplexor). Este dispositivo se ubica en las centrales locales con la finalidad de utilizar menos espacio en ellas y con las funciones antes mencionadas en la arquitectura de una tecnología ADSL. [7]

ADSL divide su ancho de banda tanto por multiplexación por división en frecuencia (FDM) como por multiplexación por división en tiempo (TDM). En primer lugar, la multiplexación por división en frecuencia (FDM) usa una frecuencia subportadora en la que se transporta la señal que puede ser filtrada por el receptor consiguiendo finalmente la señal deseada. En cambio, la multiplexación por división en tiempo (TDM) utiliza el método de muestreo sobre cada señal obteniendo así muestras en ranuras temporales que el receptor puede seleccionar si sincroniza el reloj con el transmisor. [7]

En ADSL, la obtención de diferentes canales de transmisión de datos se puede realizar mediante dos técnicas. La primera, consiste en utilizar FDM para asignar una banda tanto al canal de datos ascendente (de 24KHz a los 200KHz) como al descendente (desde los 250KHz a 1MHz), y éstas dos bandas con divididas a su vez en subcanales mediante TDM, tanto de alta velocidad como de baja velocidad. [8]

La segunda técnica, más compleja y con un mayor coste que la anterior, es la cancelación de Eco que consiste en acoplar la banda querida a la señal entrante, es decir, a los 24KHz termina el rango de canal ascendente y empieza el rango de canal ascendente. Luego la señal deseada se separa mediante la técnica “cancelación de eco local” y con el empleo de algoritmos avanzados implementados por los DSP (Procesadores Digitales de Señales). Esta segunda técnica, es utilizada en módems analógicos muy concretos como el V.32 y el V.34 ITU-T, de 9,6Kbps y 28,8Kbps respectivamente. [8]

Aunque la multiplexación consiga canalizar las señales por un mismo medio, tanto en el dispositivo receptor como en transmisor hacen falta una serie de dispositivos llamados Splitters o divisores, que consiguen separar el tráfico de voz y de datos dentro del domicilio (Ver figura 1). [9]

Utilizar ambos tipos de multiplexación en momentos diferentes de la transmisión, minimizan el costo de las comunicaciones al utilizar una sola línea tanto para señales analógicas (FDM) como digitales (TDM). Además de otros factores de esta tecnología, el proceso de multiplexar las señales hace que la velocidad de una línea de ADSL sea muy alta, pero esta velocidad depende de la distancia entre el abonado y la central de conmutación, la sección de cable y las interferencias en el medio. Por lo que esa velocidad, tanto de red-usuario como de usuario-red, disminuye en cuanto a estos factores mencionados. [10]

5.    COMPARATIVA CON OTRAS TECNOLOGÍAS

El par trenzado de RDSI fue implementado como una de las tecnologías más prometedoras de las telecomunicaciones, pero ADSL se adelantó al completo desarrollo de RDSI. La tecnología RDSI, consistía en una conexión digital extremo a extremo entre los terminales para proporcionar servicios a través de la conmutación de paquetes, pero solamente a una velocidad de 128Kbps. Por lo que RDSI quedó en desuso. [11]

Todas las tecnologías que utilizan par de cobre para sus comunicaciones se engloban en una familia de tecnologías llamada DSL (Digital Subscriber Line). Además de encontrar a la tecnología ADSL (Asymmetric DSL) en este conjunto, hay otras tecnologías como SDSL (Symmetric DSL), HDSL (High-Bit-Rate DSL) y VDSL (Very-High-Bit-Rate DSL) entre las más importantes. La tecnología asimétrica VDSL, es la más rápida de todas alcanzando velocidades de 13-52Mbps desde la red al abonado (bajada) y de 1-3Mbps de abonado a red (subida). En las tecnologías simétricas, como SDSL y HDSL, las velocidades de bajada como las de subida son iguales y del valor de 1,544Mbps, alcanzando así una mayor distancia que las redes asimétricas. Aun así, la tecnología ADSL se desarrolló hasta el punto de conseguir unas velocidades de 8 Mbps superando a todas las tecnologías DSL.  [12]

Dentro de la evolución del ADSL a otras tecnologías, se encuentran ADSL 2 y ADSL 2+. La tecnología ADSL 2 se puede considerar un intermedio de ADSL y de ADSL 2+, por lo que compararemos directamente las dos últimas. En primer lugar, ADSL 2+ tiene un funcionamiento muy parecido al ADSL, pero tiene un ancho de banda mayor (2,2MHz) consiguiendo así una velocidad de bajada y de subida mucho mayor, del valor de 24Mbps y 1,2Mbps. Además, esta tecnología 2+ se desarrolló para que se pudiese conseguir un mayor diámetro a cubrir (2,5Km) y con corrección de errores. [13]

Más tarde, se introdujeron al mundo de las telecomunicaciones las redes inalámbricas, como WiFi para áreas locales o WiMAX para áreas de gran alcance, el cable Ethernet y las redes ópticas pasivas, como las redes EPON y GPON. En la actualidad, estas nuevas tecnologías hacen que, en comparación con las antiguas, como ADSL, éstas no se utilicen en ningún tipo de situación de conexión. [13]

6.    CONCLUSIÓN

ADSL se desarrolla con el fin de ofrecer servicios de transmisión de datos de banda ancha sobre el cableado telefónico convencional, obteniendo así máximas prestaciones de la red de cobre utilizada tradicionalmente para la telefonía. En sus primeros días de desarrollo, esta tecnología era utilizada para numerosas aplicaciones simultáneas como el acceso a Internet, las llamadas telefónicas, el vídeo bajo demanda, el acceso remoto a LAN, el acceso a bases de datos, multimedia interactiva, pero, en la actualidad, ADSL es una de las tecnologías menos empleadas en la red.

Una de las ventajas que tiene ADSL es el transporte conjunto de voz, datos y vídeo de alta calidad con una arquitectura relativamente cara y una instalación del servicio algo compleja. Aun teniendo este pequeño inconveniente, ADSL garantiza un mínimo de ancho de banda dedicado a cada usuario gracias a su tipo de implementación con nuevos dispositivos como módems y splitters.

Salvando las pequeñas distancias que cubre ADSL con su par trenzado, la multiplexación ha ido avanzando en cuando a las velocidades y a la capacidad de usuarios en red. Hablando de la conmutación, desde ADSL hasta las nuevas tecnologías, se ha conseguido finalmente implementar, ante la conmutación de circuitos, la conmutación de paquetes, como el mejor tipo de conmutación en cuanto a ventajas y desventajas de cada una de ellas.

7.    REFERENCIAS

[1] Wellintong Mauricio García, “Estudio comparative entre la tecnología PLC y la tecnología ADSL para el servicio de internet”, Escuela politécnica nacional, 2008, Enlace: http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/1857/1/CD-2424.pdf

[2] Pérez Torres Valentín, “Análisis y mediciones en una red de acceso de banda ancha”, Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, Agosto de 2007, Enlace: https://repository.uaeh.edu.mx/bitstream/bitstream/handle/123456789/10698/Analisis%20mediciones%20red%20banda%20ancha.pdf?sequence=1&isAllowed=y

[3]Michelle Asencio Asencio, “Diseño de red para abonado utilizando la tecnología xDSL”, Escuela politécnica del litoral, Febrero del 2014, Enlace: http://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/25504/1/Resumen%20de%20tesis%20MAsencio%20y%20RQuimi%2c%20director%20de%20tesis%20Mag.%20Miguel%20Molina%20V.%2001%20abril%202014.pdf

[4]Universidad Politécnica de Valencia, “ADSL”, última modificación: 2012, Enlace: http://www.asic.upv.es/sta/Manuales/MADSL/MADSLComoFunciona.htm

[5] 2 GIG by Linerar, “Telefonía PSTN”, Corporativo INALARM, Enlace: http://www.inalarm.mx/2gig/pdf/documentos_enlace/Telefonia-PSTN-2GIG.pdf

[6] “Modo de transferencia asíncrona ”, Universidad de Sonora, Enlace: http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/11036/Capitulo3.pdf

[7] Millán Tejedor, Ramón J., “La tecnología de acceso ADSL”, Publicado en Windows NT/2000, 1999. Enlace: http://www.ramonmillan.com/tutoriales/adsl.php

[8] Martínez, Néstor A., “Evaluación del desempeño de la tecnología ADSL en la red de Internet banda ancha”. En 2005. Enlace: http://publicaciones.urbe.edu/index.php/telematique/article/viewArticle/799/1936

[9] Pérez Torres Valentín, “Análisis y mediciones en una red de acceso de banda ancha”.  Trabajo fin de grado en la Universidad Autónoma del Estado del Hidalgo, 2007. Enlace: https://repository.uaeh.edu.mx/bitstream/bitstream/handle/123456789/10698/Analisis%20mediciones%20red%20banda%20ancha.pdf?isAllowed=y&sequence=1

[10] Ramos Pascual, Francisco, “Estudio de efectos no lineales en dispositivos fotónicos y su aplicación en sistemas radio sobre fibra óptica”. Tesis doctoral en la Universidad Politécnica de Valencia, junio del 2000. Enlace: https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/4381/tesisUPV1159.pdf

[11] Millán Tejedor, Ramón J., “RDSI (Red Digital de Servicios Integrados)”. Publicado en Monografías, trabajos nº64, en 2008. Enlace: http://www.ramonmillan.com/tutoriales/rdsi.php

[12] Veà Baró, Andreu, “Evolución de la tecnología de acceso a Internet”, Tesis doctoral parte V, mayo de 2002. Enlace: http://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/9156/Tavb07de23.pdf?sequence=8

[13] Labeaga Cecilo, Héctor, “Estudio de viabilidad técnico-económica para la implantación de una red tri-play en el municipio Castelldefels”. Trabajo fin de grado en la Universidad Politécnica de Cataluña, 2007. Enlace:  https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/4595/Mem%C3%B2ria.pdf