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1.- Descripción de la modulación
La
tecnología ADSL emplea una técnica de modulación que permite
la transmisión de datos a gran velocidad sobre el par de cobre
(línea telefónica convencional). La primera diferencia entre
esta técnica de modulación y las usadas por los módems en
banda vocal (V.32 a V.90) es que éstos últimos sólo transmiten
en la banda de frecuencias usada en telefonía (300 Hz a 3.400
Hz), mientras que los módems ADSL operan en un margen de
frecuencias mucho más amplio que va desde los 24 KHz hasta los
1.104 KHz, aproximadamente.
Otra diferencia entre el ADSL y otros módems es que el ADSL
puede coexistir en un mismo bucle de abonado con el servicio
telefónico (véase en el párrafo anterior el intervalo de
frecuencias en el que trabaja el ADSL), cosa que no es posible
con un módem convencional pues opera en banda vocal, la misma
que la telefonía.
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.
En la Figura 1: Enlace ADSL se muestra un enlace ADSL entre
un usuario y la central local de la que depende. En dicha
figura se observa que además de los módems situados en casa
del usuario (ATU-R o "ADSL Terminal Unit-Remote) y en la
central (ATU-C o "ADSL Terminal Unit-Central"), delante de
cada uno de ellos se ha de colocar un dispositivo denominado
"splitter". Este dispositivo no es más que un conjunto de dos
filtros: uno paso alto y otro paso bajo. La finalidad de estos
filtros es la de separar las señales transmitidas por el bucle
de modo que las señales de baja frecuencia (telefonía) vayan
separadas de las de alta frecuencia (datos).
Figura 1: Enlace ADSL
Figura 2: Funcionamiento del "splitter"
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. Básicamente consiste en el empleo de múltiples
portadoras y no sólo una, que es lo que se hace en los módems
de banda vocal. Cada una de estas portadoras (denominadas
subportadoras) es modulada 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. 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.
Figura 3: Modulación ADSL DMT con FDM
Figura 4: Modulación ADSL DMT con cancelación de ecos
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 implementa sobre
un DSP.
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.
En las dos figuras anteriores se han presentado las dos
modalidades existentes 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 módems, 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.
En la Figura 3: Modulación ADSL DMT con FDM y en la Figura
4: Modulación ADSL DMT con cancelación de ecos se muestran los
espectros de las señales transmitidas por los módems 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. Por ello el ADSL y el
acceso básico RDSI son incompatibles.
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 módems ADSL varíe en función de
la longitud del bucle de abonado. En la Figura 5: Caudal
máximo (Kbps) de los módems 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., sin ramas multiplexadas. En la figura se
representan las curvas con y sin ruido. La presencia de ruido
externo provoca la reducción de la relacion Señal/Ruido con la
que 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.
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.
Figura 5: Caudal máximo (Kbps) de los módems ADSL en
función de la longitud del bucle de abonado
2.- DSLAM
Como antes se ha explicado, el ADSL necesita una pareja de
módems por cada usuario: uno en el domicilio del usuario
(ATU-R) y otro (ATU-C) en la central local a la que llega el
bucle de ese usuario.
Esto complica el despliegue de esta tecnología de acceso en
las centrales. Para solucionar esto surgió el DSLAM ("Digital
Subscriber Line Access Multiplexer"): un chasis que agrupa
gran número de tarjetas, cada una de las cuales consta de
varios módemes ATU-C, y que además concentra el tráfico de
todos los enlaces ADSL hacia una red WAN (Figura 6:
DSLAM).
Figura 6: DSLAM
La integración de varios ATU-Cs en un equipo, el DSLAM, es
un factor fundamental que ha hecho posible el despliegue
masivo del ADSL. De no ser así, esta tecnología de acceso no
hubiese pasado nunca del estado de prototipo dada la
dificultad de su despliegue, tal y como se constató con la
primera generación de módemes ADSL.
3.- 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.
Ancho de banda 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.
Ahora bien, ¿cómo se puede sacar provecho de esta gran
velocidad 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. De
este modo, sobre un enlace físico se pueden definir multiples
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 7: DSLAM ATM
En los módems 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 el 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 sobre STM-1, STM-4
ó E3, y el resto ADSL-DMT, y el núcleo del DSLAM es una matriz
de conmutación ATM sin bloqueo. De este modo, el DSLAM puede
ejercer funciones de policía y conformado sobre el tráfico de
los usuarios con acceso ADSL. En la Figura 8: Torre de
protocolos con ATM sobre ADSL se muestra la torre de
protocolos con ATM sobre ADSL.
Figura 8: Torre de protocolos con ATM sobre
ADSL
4.- Modelos para ofrecer servicios
Los modelos para ofrecer servicios propuestos por el ADSL
Fórum son los que se muestran en la siguiente figura:
Figura 9: Modelos propuestos por el ADSL para la
prestación de servicos con acceso ADSL
De acuerdo con lo que ya explicamos en el apartado
anterior, la solución que se ha impuesto pasa por el envío de
células ATM sobre el enlace ADSL (entre el ATU-R y el ATU-C
situado en el DSLAM). Por lo tanto, de los seis modelos que
propone el ADSL Fórum sólo son válidos los dos últimos. Y la
regulación del servicio de acceso indirecto al bucle de
abonado hecha desde el Minsiterio de Fomento va en la misma
dirección.
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