Línea de Abonado Digital Asimétrica - Asymmetric digital subscriber line

Una puerta de enlace se usa comúnmente para hacer una conexión ADSL

La línea de abonado digital asimétrica ( ADSL ) es un tipo de tecnología de línea de abonado digital (DSL), una tecnología de comunicaciones de datos que permite una transmisión de datos más rápida a través de líneas telefónicas de cobre que la que puede proporcionar un módem de banda de voz convencional . ADSL se diferencia de la línea de abonado digital simétrica menos común (SDSL). En ADSL, se dice que el ancho de banda y la tasa de bits son asimétricos, lo que significa más hacia las instalaciones del cliente (en sentido descendente ) que en sentido inverso (en sentido ascendente ). Los proveedores suelen comercializar ADSL como un servicio de acceso a Internet principalmente para descargar contenido de Internet, pero no para servir contenido al que acceden otros.

Descripción general

ADSL funciona utilizando un espectro por encima de la banda utilizada por las llamadas telefónicas de voz . Con un filtro DSL , a menudo llamado divisor , las bandas de frecuencia están aisladas, lo que permite utilizar una sola línea telefónica tanto para el servicio ADSL como para las llamadas telefónicas al mismo tiempo. El ADSL generalmente solo se instala para distancias cortas desde la central telefónica (la última milla ), generalmente menos de 4 kilómetros (2 millas), pero se sabe que excede los 8 kilómetros (5 millas) si el calibre del cable originalmente tendido permite una mayor distribución .

En la central telefónica, la línea generalmente termina en un multiplexor de acceso de línea de abonado digital (DSLAM) donde otro divisor de frecuencia separa la señal de banda de voz para la red telefónica convencional . Los datos transportados por ADSL generalmente se enrutan a través de la red de datos de la compañía telefónica y finalmente llegan a una red de Protocolo de Internet convencional .

Existen razones técnicas y de marketing por las que ADSL es en muchos lugares el tipo más común que se ofrece a los usuarios domésticos. Desde el punto de vista técnico, es probable que haya más diafonía de otros circuitos en el extremo DSLAM (donde los cables de muchos bucles locales están cerca unos de otros) que en las instalaciones del cliente. Por lo tanto, la señal de carga es más débil en la parte más ruidosa del bucle local, mientras que la señal de descarga es más fuerte en la parte más ruidosa del bucle local. Por lo tanto, tiene sentido técnico que el DSLAM transmita a una velocidad de bits más alta que la del módem del cliente. Dado que el usuario doméstico típico prefiere una velocidad de descarga más alta, las compañías telefónicas optaron por convertir la necesidad en una virtud, por lo tanto, ADSL.

Las razones de marketing para una conexión asimétrica son que, en primer lugar, la mayoría de los usuarios del tráfico de Internet requerirán que se carguen menos datos que los que se descarguen. Por ejemplo, en la navegación web normal, un usuario visitará varios sitios web y deberá descargar los datos que comprenden las páginas web del sitio, imágenes, texto, archivos de sonido, etc., pero solo cargará una pequeña cantidad de datos, ya que los únicos datos cargados son los que se utilizan con el fin de verificar la recepción de los datos descargados (en conexiones TCP muy comunes ) o cualquier dato ingresado por el usuario en formularios, etc. Esto proporciona una justificación para que los proveedores de servicios de Internet ofrezcan un Servicio más caro dirigido a usuarios comerciales que alojan sitios web y que, por tanto, necesitan un servicio que permita cargar tantos datos como descargar. Las aplicaciones para compartir archivos son una excepción obvia a esta situación. En segundo lugar, los proveedores de servicios de Internet, que buscan evitar la sobrecarga de sus conexiones troncales, tradicionalmente han tratado de limitar los usos, como el intercambio de archivos, que genera una gran cantidad de cargas.

Operación

Actualmente, la mayoría de las comunicaciones ADSL son full-duplex . La comunicación ADSL de dúplex completo generalmente se logra en un par de cables mediante dúplex por división de frecuencia (FDD), dúplex con cancelación de eco (ECD) o dúplex por división de tiempo (TDD). FDD utiliza dos bandas de frecuencia separadas, denominadas bandas ascendentes y descendentes. La banda ascendente se utiliza para la comunicación entre el usuario final y la oficina central telefónica. La banda descendente se utiliza para comunicarse desde la oficina central hasta el usuario final.

Plan de frecuencias para ADSL Anexo A. El área roja es el rango de frecuencia utilizado por la telefonía vocal normal ( RTPC ), las áreas verde (ascendente) y azul (descendente) se utilizan para ADSL.

Con ADSL comúnmente implementado sobre POTS (Anexo A), la banda de 26.075  kHz a 137.825 kHz se usa para la comunicación ascendente, mientras que 138-1104 kHz se usa para la comunicación descendente. Según el esquema DMT habitual , cada uno de estos se divide en canales de frecuencia más pequeños de 4,3125 kHz. Estos canales de frecuencia a veces se denominan contenedores . Durante el entrenamiento inicial para optimizar la calidad y la velocidad de transmisión, el módem ADSL prueba cada uno de los contenedores para determinar la relación señal-ruido en la frecuencia de cada contenedor. La distancia desde la central telefónica , las características del cable, la interferencia de las estaciones de radio AM y la interferencia local y el ruido eléctrico en la ubicación del módem pueden afectar negativamente la relación señal-ruido en determinadas frecuencias. Los contenedores para las frecuencias que presentan una relación señal / ruido reducida se utilizarán con una tasa de rendimiento más baja o no se utilizarán en absoluto; esto reduce la capacidad máxima de enlace pero permite que el módem mantenga una conexión adecuada. El módem DSL hará un plan sobre cómo explotar cada uno de los contenedores, a veces denominado asignación de "bits por contenedor". Aquellos bins que tengan una buena relación señal / ruido (SNR) serán elegidos para transmitir señales elegidas de un mayor número de posibles valores codificados (este rango de posibilidades equivale a más bits de datos enviados) en cada ciclo de reloj principal. El número de posibilidades no debe ser tan grande como para que el receptor pueda decodificar incorrectamente cuál está destinado en presencia de ruido. Es posible que solo se requiera que los contenedores ruidosos transporten tan solo dos bits, una opción de solo uno de los cuatro patrones posibles, o solo un bit por contenedor en el caso de ADSL2 +, y los contenedores muy ruidosos no se utilizan en absoluto. Si el patrón de ruido frente a las frecuencias que se escuchan en los contenedores cambia, el módem DSL puede alterar las asignaciones de bits por contenedor, en un proceso llamado "intercambio de bits", donde los contenedores que se han vuelto más ruidosos solo deben transportar menos bits y otros Los canales se elegirán para que se les dé una mayor carga.

Por lo tanto, la capacidad de transferencia de datos que informa el módem DSL está determinada por el total de las asignaciones de bits por contenedor de todos los contenedores combinados. Las relaciones de señal a ruido más altas y más bins en uso dan una capacidad total de enlace más alta, mientras que las relaciones de señal a ruido más bajas o menos bins que se utilizan dan una capacidad de enlace baja. Los módems DSL informan sobre la capacidad máxima total derivada de la suma de bits por contenedor y, en ocasiones, se la denomina tasa de sincronización . Esto siempre será bastante engañoso: la verdadera capacidad máxima de enlace para la velocidad de transferencia de datos del usuario será significativamente menor porque se transmiten datos adicionales que se denominan sobrecarga de protocolo , siendo comunes cifras reducidas para conexiones PPPoA de alrededor del 84-87 por ciento, como máximo. Además, algunos ISP tendrán políticas de tráfico que limitan aún más las tasas de transferencia máximas en las redes más allá del intercambio, y la congestión del tráfico en Internet, la carga pesada en los servidores y la lentitud o ineficiencia en las computadoras de los clientes pueden contribuir a reducciones por debajo del máximo alcanzable. . Cuando se utiliza un punto de acceso inalámbrico, la calidad de la señal inalámbrica baja o inestable también puede causar una reducción o fluctuación de la velocidad real.

En el modo de tasa fija, la tasa de sincronización es predefinida por el operador y el módem DSL elige una asignación de bits por bandeja que produce una tasa de error aproximadamente igual en cada bandeja. En el modo de tasa variable, los bits por contenedor se eligen para maximizar la tasa de sincronización, sujeto a un riesgo de error tolerable. Estas opciones pueden ser conservadoras, donde el módem elige asignar menos bits por bin de lo que posiblemente podría, una elección que hace que la conexión sea más lenta, o menos conservadoras en la que se eligen más bits por bin, en cuyo caso existe un mayor riesgo. En caso de error, las relaciones señal / ruido futuras se deterioran hasta el punto en que las asignaciones de bits por intervalo elegidas son demasiado altas para hacer frente al mayor ruido presente. Este conservadurismo, que implica la elección de utilizar menos bits por contenedor como protección contra futuros aumentos de ruido, se informa como el margen de relación señal / ruido o margen SNR .

La central telefónica puede indicar un margen SNR sugerido para el módem DSL del cliente cuando se conecta inicialmente, y el módem puede hacer su plan de asignación de bits por ubicación en consecuencia. Un alto margen de SNR significará un rendimiento máximo reducido, pero una mayor confiabilidad y estabilidad de la conexión. Un margen de SNR bajo significará altas velocidades, siempre que el nivel de ruido no aumente demasiado; de lo contrario, la conexión deberá descartarse y renegociarse (resincronizarse). ADSL2 + puede adaptarse mejor a tales circunstancias, ofreciendo una función denominada adaptación de velocidad sin interrupciones (SRA), que puede adaptarse a los cambios en la capacidad total del enlace con menos interrupciones en las comunicaciones.

Espectro de frecuencia del módem en la línea ADSL

Los proveedores pueden admitir el uso de frecuencias más altas como una extensión propietaria del estándar. Sin embargo, esto requiere un equipo suministrado por el proveedor en ambos extremos de la línea, y probablemente resultará en problemas de diafonía que afecten a otras líneas en el mismo paquete.

Existe una relación directa entre el número de canales disponibles y la capacidad de rendimiento de la conexión ADSL. La capacidad exacta de datos por canal depende del método de modulación utilizado.

ADSL existía inicialmente en dos versiones (similares a VDSL ), a saber, CAP y DMT . CAP era el estándar de facto para las implementaciones de ADSL hasta 1996, implementado en el 90 por ciento de las instalaciones de ADSL en ese momento. Sin embargo, se eligió DMT para los primeros estándares ADSL de ITU-T, G.992.1 y G.992.2 (también llamados G.dmt y G.lite respectivamente). Por tanto, todas las instalaciones modernas de ADSL se basan en el esquema de modulación DMT.

Entrelazado y vía rápida

Los ISP (pero los usuarios rara vez, aparte de Australia, donde es el predeterminado) tienen la opción de utilizar el entrelazado de paquetes para contrarrestar los efectos del ruido de ráfagas en la línea telefónica. Una línea entrelazada tiene una profundidad, generalmente de 8 a 64, que describe cuántas palabras de código Reed-Solomon se acumulan antes de enviarse. Como se pueden enviar todos juntos, sus códigos de corrección de errores de reenvío se pueden hacer más resistentes. El entrelazado agrega latencia, ya que todos los paquetes deben reunirse primero (o reemplazarse por paquetes vacíos) y, por supuesto, todos necesitan tiempo para transmitirse. El entrelazado de 8 tramas agrega 5 ms de tiempo de ida y vuelta , mientras que el entrelazado profundo de 64 agrega 25 ms. Otras posibles profundidades son 16 y 32.

Las conexiones "Fastpath" tienen una profundidad de entrelazado de 1, es decir, se envía un paquete a la vez. Esto tiene una latencia baja, generalmente alrededor de 10 ms (el entrelazado se suma, esto no es mayor que el entrelazado) pero es extremadamente propenso a errores, ya que cualquier ráfaga de ruido puede eliminar todo el paquete y, por lo tanto, requerir que todo sea retransmitido. . Una ráfaga de este tipo en un gran paquete entrelazado solo borra parte del paquete, se puede recuperar a partir de la información de corrección de errores en el resto del paquete. Una conexión de "vía rápida" dará como resultado una latencia extremadamente alta en una línea deficiente, ya que cada paquete requerirá muchos reintentos.

Problemas de instalación

La implementación de ADSL en una línea telefónica de servicio telefónico simple existente (POTS) presenta algunos problemas porque el DSL está dentro de una banda de frecuencia que podría interactuar desfavorablemente con el equipo existente conectado a la línea. Por lo tanto, es necesario instalar filtros de frecuencia adecuados en las instalaciones del cliente para evitar interferencias entre el DSL, los servicios de voz y cualquier otra conexión a la línea (por ejemplo, alarmas de intrusión). Esto es deseable para el servicio de voz y esencial para una conexión ADSL confiable.

En los primeros días de DSL, la instalación requería que un técnico visitara las instalaciones. Se instaló un divisor o microfiltro cerca del punto de demarcación , desde el cual se instaló una línea de datos dedicada. De esta forma, la señal DSL se separa lo más cerca posible de la oficina central y no se atenúa dentro de las instalaciones del cliente. Sin embargo, este procedimiento era costoso y también causaba problemas con los clientes que se quejaban de tener que esperar a que el técnico realizara la instalación. Entonces, muchos proveedores de DSL comenzaron a ofrecer una opción de "autoinstalación", en la que el proveedor proporcionaba equipos e instrucciones al cliente. En lugar de separar la señal DSL en el punto de demarcación, la señal DSL se filtra en cada toma de teléfono mediante el uso de un filtro de paso bajo para voz y un filtro de paso alto para datos, generalmente incluido en lo que se conoce como microfiltro . Este microfiltro puede ser conectado por un usuario final a cualquier enchufe telefónico: no requiere ningún recableado en las instalaciones del cliente.

Por lo general, los microfiltros son solo filtros de paso bajo, por lo que más allá de ellos solo pueden pasar las frecuencias bajas (señales de voz). En la sección de datos, no se usa un microfiltro porque los dispositivos digitales que están destinados a extraer datos de la señal DSL filtrarán las bajas frecuencias. Los dispositivos telefónicos de voz captarán todo el espectro de modo que las frecuencias altas, incluida la señal ADSL, se "escuchen" como ruido en las terminales telefónicas, y afectarán y, a menudo, degradarán el servicio de fax, datáfonos y módems. Desde el punto de vista de los dispositivos DSL, cualquier aceptación de su señal por los dispositivos POTS significa que hay una degradación de la señal DSL hacia los dispositivos, y esta es la razón central por la que se requieren estos filtros.

Un efecto secundario del cambio al modelo de autoinstalación es que la señal DSL puede degradarse, especialmente si se conectan a la línea más de 5 dispositivos de banda de voz (es decir, telefónicos POTS). Una vez que se ha habilitado DSL en una línea, la señal DSL está presente en todo el cableado telefónico del edificio, lo que provoca atenuación y eco. Una forma de evitar esto es volver al modelo original e instalar un filtro aguas arriba de todas las tomas telefónicas del edificio, excepto la toma a la que se conectará el módem DSL. Dado que esto requiere cambios de cableado por parte del cliente y es posible que no funcione en algunos cables telefónicos domésticos, rara vez se hace. Por lo general, es mucho más fácil instalar filtros en cada toma de teléfono que está en uso.

Las señales DSL pueden degradarse por las líneas telefónicas más antiguas, los protectores contra sobretensiones, los microfiltros mal diseñados, el ruido repetitivo de impulsos eléctricos y los cables de extensión telefónicos largos. Los cables de extensión telefónicos generalmente se fabrican con conductores de cobre de múltiples hilos de calibre pequeño que no mantienen una torsión de par que reduce el ruido. Dicho cable es más susceptible a las interferencias electromagnéticas y tiene más atenuación que los cables de cobre de par trenzado sólidos que normalmente se conectan a las tomas telefónicas. Estos efectos son especialmente significativos cuando la línea telefónica del cliente está a más de 4 km del DSLAM en la central telefónica, lo que hace que los niveles de señal sean más bajos en relación con cualquier ruido y atenuación local. Esto tendrá el efecto de reducir la velocidad o provocar fallas en la conexión.

Protocolos de transporte

ADSL define tres capas de "Convergencia de transmisión específica del protocolo de transmisión (TPS-TC)":

En la instalación doméstica, el protocolo de transporte predominante es ATM. Además de ATM, existen múltiples posibilidades de capas adicionales de protocolos (dos de ellos se abrevian de manera simplificada como " PPPoA " o " PPPoE "), con el importantísimo TCP / IP en las capas 4 y 3 respectivamente del Modelo OSI que proporciona la conexión a Internet .

Estándares ADSL

Plan de frecuencias para estándares ADSL y anexos comunes.
Leyenda
   POTS / RDSI
   Banda de guarda
   Río arriba
   ADSL descendente, ADSL2, ADSL2 +
   Solo ADSL2 + descendente
Versión Nombre estándar Nombre común Tasa de flujo descendente Tasa de aguas arriba Aprobado en
ADSL ANSI T1.413-1998 Edición 2 ADSL 08.0 8,0 Mbit / s 1,0 Mbit / s 1998
ITU G.992.2 ADSL Lite ( G.lite ) 01.5 1,5 Mbit / s 0,5 Mbit / s 1999-07
UIT G.992.1 ADSL ( G.dmt ) 08.0 8,0 Mbit / s 1,3 Mbit / s 1999-07
ITU G.992.1 Anexo A ADSL sobre POTS 12,0 Mbit / s 1,3 Mbit / s 2001
ITU G.992.1 Anexo B ADSL sobre ISDN 12,0 Mbit / s 1,8 Mbit / s 2005
ADSL2 ITU G.992.3 Anexo L RE-ADSL2 05.0 5,0 Mbit / s 0,8 Mbit / s 2002-07
ITU G.992.3 ADSL2 12,0 Mbit / s 1,3 Mbit / s 2002-07
ITU G.992.3 Anexo J ADSL2 12,0 Mbit / s 3,5 Mbit / s 2002-07
ITU G.992.4 ADSL2 sin divisor 01.5 1,5 Mbit / s 0,5 Mbit / s 2002-07
ADSL2 + ITU G.992.5 ADSL2 + 24,0 Mbit / s 1,4 Mbit / s 2003-05
ITU G.992.5 Anexo M ADSL2 + M 24,0 Mbit / s 3,3 Mbit / s 2008

Ver también

Referencias

enlaces externos

  • Medios relacionados con ADSL en Wikimedia Commons