DSL Y SUS DIFERENTES VERSIONES ING. LAURA C. RAMÓN R. Universidad Central de Venezuela E-Mail: [email protected] RESUMEN En la actualidad se están buscando numerosas formas de aprovechar la infraestructura telefónica tradicional para proveer servicios que requieren de altas tasas de transmisión de datos y banda ancha. Una de esas técnicas es DSL, esta técnica utiliza los recursos de la última milla (par de cobre) ya instalado para brindar al usuario acceso a servicios que no pueden ser prestados mediante técnicas tradicionales de baja velocidad o con tecnologías sumamente costosas. El desarrollo de DSL ha ocasionado el surgimiento de numerosas versiones que parten de la misma idea, pero que se diferencian en la tasa de transmisión de bits, la cantidad de líneas telefónicas utilizadas, la longitud máxima de las conexiones, las aplicaciones y servicios que pueden cursar, el mercado que se quiere satisfacer y los dispositivos que se utilizan tanto en el extremo de la Oficina Central como del usuario final. DEFINICIÓN DE LA TECNOLOGÍA DSL La tecnología “Digital Subscriber Line DSL” explota el potencial de los cables convencionales telefónicos (par trenzado de cobre) para brindar altas tasas de transmisión de datos en servicios digitales. Está basada en el uso de módems para insertar un número relativamente grande de bits a través del cableado telefónico. “DSL es una tecnología de transmisión, no es una solución “end-to-end””.1 El funcionamiento general de DSL consiste en que los módems DSL establecen una conexión de un extremo del cable de cobre al otro y la señal no pasa a través del sistema de conmutación telefónica (Figura 1). Por lo tanto, estos módems no están limitados a usar sólo las frecuencias de voz de los sistemas telefónicos estándar (típicamente 0 – 4kHz), sino que utilizan más de 100kHz (Figura 2). Figura 1. Conexión de los módems DSL a la red de datos Voice /Fax 0 kHz 3.4 kHz DSL 25 kHz 1100 kHz f Figura 2. Ancho de Banda asignado a la voz y a los datos En la compañía telefónica local la señal se dirige en primer lugar a un “splitter” que separa las frecuencias de voz y datos. Las frecuencias de voz son enviadas a las centrales de conmutación tradicionales y las correspondientes a datos son enviadas a un módem DSL del proveedor de servicios, los datos enviados y recibidos son tratados como datos regulares y no como voz analógica, por lo tanto, los datos nunca ingresan al sistema de conmutación (ver Figura 3). 4) Confiabilidad: DSL es un tipo de conexión bastante confiable, donde no se presentan problemas de interrupción de la conexión como en los módems comunes. 5) Ahorro de Costos: no hay necesidad de pagar el consumo telefónico por la navegación en Internet, sólo por las llamadas de voz que se realicen. DSL es el nombre que se le da a la tecnología con las características antes descritas, en realidad existen varios tipos de DSL dependiendo de la tasa de transmisión de datos, la simetría de las conexiones, el mercado al que va dirigido, etc. A continuación se detallarán los tipos de DSL que han surgido. TIPOS DE DSL (ASIMÉTRICOS) Figura 3. Separación de las señales de voz y datos generadas por el usuario Típicamente los datos son enrutados sobre una conexión LAN/WAN (10Base-T, Ethernet, T1, ATM, Frame Relay, entre otros) a las instalaciones del proveedor. Éste puede o no ser la compañía local telefónica, y luego enrutará los datos a la Internet. Beneficios ofrecidos por DSL: 1) Alta velocidad: la velocidad de transmisión es mucho mayor que en el caso de los módems regulares. 2) Uso independiente de la transmisión de voz: no interfiere con las llamadas telefónicas, aunque utiliza la línea telefónica corriente; es decir, se pueden realizar o recibir llamadas mientras se está conectado a Internet. 3) Siempre conectado: la conexión usando DSL está siempre establecida, lista para la comunicación, no es necesario llamar a un número y esperar por la conexión y autenticación del módem. ADSL: Asymmetric Digital Subscriber Line - ADSL es un servicio de alta velocidad adecuado al uso residencial. Es llamado asimétrico porque el ancho de banda reservado para recibir datos es mayor que para enviar. Está diseñado para coexistir con la telefonía fija tradicional. La velocidad de transmisión que se alcanza se encuentra entre 384 kbps y 8 Mbps para la recepción y 128 kbps y 1 Mbps para el envío. Por el hecho de utilizar los cables telefónicos esta velocidad varía con la distancia a la que se encuentra el suscriptor, pues la atenuación aumenta con la longitud del cable. De igual forma como se explicó en DSL, ADSL separa la línea telefónica en dos rangos de frecuencias; las frecuencias altas son usadas para Internet (datos) y las bajas se reservan para las llamadas regulares (voz); por lo tanto es posible usar la línea telefónica para ambos servicios, transmisión de voz y datos. Banda de Voz Al usar módems ADSL a cada extremo de la línea telefónica se generan tres (3) canales de información: un canal de bajada de alta velocidad, un canal de subida de velocidad media y un canal de servicio telefónico básico. Como se explicó anteriormente, el canal telefónico es separado por filtros, garantizando un servicio de voz sin interrupciones. Para crear múltiples canales, los módems ADSL dividen el ancho de banda de la línea telefónica de dos formas: Multiplexación por División de Frecuencia – FDM y Cancelación del Eco (Echo Cancellation). FDM asigna una banda para los datos del usuario a la oficina central y otra banda desde la oficina central al usuario. La vía de bajada se divide por multiplexación del tiempo en uno o más canales de alta velocidad y uno o más canales de baja velocidad. La conexión de subida también es multiplexada en canales de baja velocidad (Véase Figura 4). En la cancelación del eco la banda de subida se superpone con la banda de bajada y las separa mediante cancelación del eco localmente (Figura 5). Con cualquiera de las dos técnicas, ADSL separa la región de 4 kHz para el servicio telefónico básico. Banda de Voz Banda de Guarda Potencia de Transmisión Banda de Subida Menor Tasa de Bits Banda de Bajada Mayor Tasa de Bits Banda de Guarda Potencia de Transmisión Banda de Subida Menor Tasa de Bits Banda de Bajada Mayor Tasa de Bits Frecuencia Figura 5. Cancelación del Eco Las tasas de transmisión de datos en bajada dependen de una serie de factores, incluyendo la longitud y diámetro del cable, frecuencia, entre otros. Muchas aplicaciones permitidas por ADSL incluyen video digital comprimido; al ser una señal en tiempo real, el video digital no puede utilizar procedimientos de control de errores usados en las conexiones o redes comúnmente encontradas en sistemas de comunicación. Por esta razón los módems ADSL incorporan la corrección de error adelantada (forward error correction) reduciendo dramáticamente los errores causados por el ruido (corrección de errores basados en cada símbolo). ADSL se basa en que la mayoría de las aplicaciones en Internet requieren gran cantidad de ancho de banda hacia el suscriptor y éste responde con poca información, requiriendo menor ancho de banda hacia su proveedor de servicios. G.Lite ADSL: Frecuencia Figura 4. Multiplexación por División de Frecuencia También conocida como DSL Lite, Splitterless ADSL o ADSL Universal. Es una versión ligera de ADSL y es la más amigable para el usuario de las versiones de DSL (“plug-and play”). El costo por equipo y servicio es menor que otras variedades. Es más fácil de instalar (el usuario lo puede hacer sin necesidad de un instalador del proveedor de servicio). Las velocidades son menores que en ADSL, pero con velocidades menores, hasta 1,5 Mbps en la bajada y hasta 384 kbps en la subida. “La tecnología G.Lite permite tráfico simultáneo de voz y datos sin requerir la instalación de un separador o “splitter”, tampoco necesita microfiltros en cada teléfono o máquina contestadora. Debido a la ausencia de un separador, las frecuencias usadas por la señal G.Lite están sujetas a numerosos fenómenos presentes en el tráfico de voz”2. Para solucionar estos inconvenientes se han desarrollado técnicas que permiten la transmisión de datos compensando su afectación por parte de fenómenos de la transmisión de voz analógica. Estas técnicas permiten que la tecnología G.Lite sea “splitterless” y “microfilterless”. De esta forma la separación se realiza remotamente, en la compañía telefónica, ahorrando costos por parte del usuario final. G.Dmt ADSL: Es otro estándar para servicios residenciales basado en ADSL. Tecnología asimétrica, que ofrece mayor capacidad de transmisión en el canal de bajada que en el subida. Algunas veces se le llama “Full-Rate ADSL”. Esta variedad puede enviar datos hasta 8 Mbps y recibir hasta 1,5 Mbps si el módem está localizado entre 10.000 y 12.000 pies de la localización del proveedor y hasta 18.000 pies del proveedor puede alcanzar hasta 1,5 Mbps en la bajada. En esta modalidad la compañía telefónica debe instalar un “splitter” en la línea telefónica. Esta tecnología ofrece la facilidad de utilizar aplicaciones de video de buena calidad, eficiente “teletrabajo” (conexiones a los lugares de trabajo remotamente) y altas tasas de transmisión a los hogares u oficinas, sin interrumpir el servicio telefónico. G.Dmt utiliza una técnica de modulación conocida como “Multitono Discreto” o DMT, esta técnica divide los canales de subida y bajada en una serie de rangos de frecuencia menores de aproximadamente 4 kHz cada uno, cada sub-canal contiene una porción de la tasa de datos total (Figura 6). Voz Canal de Subida Canal de Bajada ... Figura 6. Distribución de Frecuencias en G.Dmt ASDL Las líneas telefónicas son adecuadas para la transmisión de frecuencias bajas asociadas al tráfico de voz (frecuencias entre 0 y 4 kHz). Las frecuencias altas que se utilizan en las transmisiones de G.Dmt ADSL experimentan distorsión y atenuación cuando son enviadas a través de líneas telefónicas (mientras más alta la frecuencia, más alta la atenuación). DMT divide los datos en una serie de transmisiones con ancho de banda menor, cada una ocupa un menor rango de frecuencia y maximizando la velocidad efectiva de la transmisión. ADSL2: Es un nuevo estándar aprobado por la UIT en el año 2002 que reemplaza a los estándares existentes de ADSL. ADSL2 presenta una serie de mejoras respecto a G.Lite y G.Dmt ADSL, algunas de estas mejoras hacen que los módems trabajen más eficientemente, sean más económicos y posean más funciones. ADSL2 brinda tasas de transmisión de datos de hasta 12 Mbps en la conexión de subida y hasta 1 Mbps en la de bajada. Las características más sobresalientes de esta modalidad de ADSL son: mejoras en la interoperabilidad con respecto a las fases anteriores de ADSL; mejor desempeño a lo largo de toda la longitud de la línea telefónica, inclusive en la presencia de interferencia. Los módems ADSL2 realizan tareas de diagnóstico (miden los valores del ruido en la línea y sus extremos, atenuación de la señal, etc.); la inicialización de los módems se reduce de aproximadamente 10 segundos a menos de 3 segundos; los módems son capaces de diferenciar las aplicaciones y dividir el ancho de banda dependiendo de lo que requiere el servicio; mejora el manejo de la potencia utilizando modos de ahorro de energía; además, permite la transmisión de datos sobre el ancho de banda reservado para la voz añadiendo 256 kbps en el canal de subida. Las altas tasas de transmisión y el aumento de la longitud de la línea telefónica que ADSL2 soporta se debe a cambios en la cantidad de bits de cada trama enviados y recibidos por los módems. Se realizan cambios en la longitud de la cabecera de la trama (en los tipos anteriores de ADSL la cabecera de la trama se fija en 32 kbps) entre 4 a 32 kbps, lo que añade 28 kbps a la transmisión de información, esto también repercute en las tasas de transmisión obtenidas en líneas telefónicas de gran longitud. Además, la medición de ciertos factores en la línea influyen en el cambio de las tasas de bits, esto se define como “tasas de bits adaptativas”, esto permite cambiar la tasa de transmisión en tiempo real sin interrupción del servicio. Otra característica importante es que ADSL2 permite utilizar más de una línea telefónica (par de cobre) en una sola conexión ADSL, aumentando la flexibilidad en las tasas de transmisión en el canal de bajada. ADSL2+: Este estándar logró el consentimiento de la UIT en Enero de 2003. Lo más sobresaliente de esta modalidad de ADSL es que dobla el ancho de banda con respecto a su predecesor (ADSL2). El ancho de banda del canal de bajada es de hasta 25 Mbps y el de subida es de hasta 2,2 Mbps, para líneas telefónicas de longitud menor a los 5.000 pies (ver Figura 7). Voz Canal de Subida Canal de Bajada 0,14MHz 1,1MHz 2,2MHz ADSL2 ADSL2+ Figura 7. Distribución de Frecuencias para ADSL2+ Reduce el fenómeno de la Diafonía que se presenta especialmente cuando los servicios ADSL desde la Oficina Central y Terminales Remotos utilizan la misma conexión en los predios del consumidor final. Esta reducción se logra usando frecuencias por debajo de 1,1 MHz desde la oficina central al terminal remoto y frecuencias entre 1,1 y 2,2 MHz desde el terminal remoto al usuario final. ADSL+ permitirá a los proveedores de servicios mejorar sus redes para soportar servicios avanzados sin realizar grandes cambios en sus redes, incluirá todas las características de ADSL2 ya que los equipos podrán operar en los dos estándares. RADSL Rate Adaptative Digital Subscriber Line opera en el mismo ancho de banda de ADSL (hasta 7 Mbps de bajada y 1,5 Mbps de subida. Con la utilización de un software se determina la tasa a la cual las señales pueden ser transmitidas en la línea telefónica de un determinado usuario y ajusta la tasa de entrega. RADSL ajusta el ancho de banda en la línea telefónica en el canal de subida durante la transmisión de datos en lugar de fijarla al inicio de la conexión, esto permite que el ancho de banda de bajada se incremente. La velocidad de transmisión en el canal de subida varía entre 64 kbps y 1 Mbps y el de bajada entre 640 kbps y 2,2 Mbps (en pasos de 32 kbps) y la longitud de la línea telefónica se limita a 5,5 km. VDSL: Very High Bit Rate Digital Subscriber Line. Actualmente, se encuentra en fase experimental, existen productos preliminares pero todavía no se ha desarrollado en profundidad, aún no se tiene conocimiento de la distancia máxima que VDSL puede garantizar altas tasas de transmisión de bits. Transmite datos a alta velocidad sobre distancias cortas recorridas por el par de cobre telefónico, donde el rango de velocidad depende de la longitud de la línea. La máxima tasa de datos en el canal de bajada se encuentra entre 51 y 55 Mbps en líneas de hasta 300 m de largo y de 13 Mbps en longitudes de más de 1.500 m. Comúnmente, VDSL une los gabinetes de una urbanización a la Oficina Central utilizando fibra óptica, dado que VDSL es capaz de transmitir altas velocidades sólo en una distancia relativamente corta. Como se muestra en la Figura 8. Figura 8. Combinación de la Fibra Óptica y el par de cobre para el servicio VDSL Se prevé que VDSL será configurado en etapas posteriores para trabajar en modo simétrico TIPOS DE DSL (SIMÉTRICOS) HDSL High Bit-Rate Digital Subscriber Line, fue desarrollada originalmente por la compañía Bellcore y estandarizada por el instituto ANSI en los Estados Unidos y ETSI en Europa. El estándar desarrollado por ANSI consiste de una transmisión T1, mientras que el desarrollado por ETSI consiste en la transmisión E1. HDSL es simétrico, es decir, el ancho de banda para la transmisión de datos en la conexión de subida y bajada es el mismo, con un máximo de 1,544 Mbps en ambos sentidos a través de dos líneas telefónicas o 2 Mbps con 3 líneas telefónicas. Esta tecnología se hizo popular porque es una mejor forma de aprovisionar conexiones T1 o E1 sobre un par de cobre. La distancia se limita entre 12.000 y 15.000 pies, aunque se puede extender utilizando repetidores. Es la tecnología DSL más establecida en la actualidad. Es utilizada para transmisiones digitales de banda ancha, generalmente, entre una compañía telefónica y sus clientes corporativos. La desventaja que presenta es que no se puede utilizar con voz analógica porque usa también la banda asignada a ésta. HDSL2 High Bit-Rate Digital Subscriber Line 2 (segunda generación) es un estándar emergente y se presenta como una Oficina Central Fibra Óptica Par de Cobre VDSL VDSL VDSL VDSL alternativa a HDSL. El objetivo es ofrecer un servicio simétrico a velocidad de T1 usando un sólo par de cobre en lugar de dos y para E1 utiliza dos líneas y no tres, esto permitirá operar en una mayor cantidad de usuarios. Requiere de distancias relativamente cortas (alrededor de 10.000 pies) y mejores líneas telefónicas. Las grandes ventajas de HDSL2 es que fue desarrollado para que equipos de diferentes fabricantes puedan inter-operar y está diseñado para que no interfiera con otros servicios. IDSL Integrated Service Digital Network Digital Subscriber Line es un híbrido entre las tecnologías DSL e ISDN. Es un estándar simétrico que utiliza la misma técnica de codificación de los dispositivos ISDN y brinda hasta 144 kbps de ancho de banda, es capaz de utilizar el mismo módem usado en las conexiones a través de la ISDN. Está diseñado para dividir el ancho de banda en tres canales lógicos, dos canales que transmiten voz, datos y video y otro canal que transmite la información de señalización. La gran diferencia desde el punto de vista del proveedor es que, con respecto a ISDN, ISDL rodea la red telefónica congestionada, se conecta a un dispositivo que separa la conexión ISDL y lo envía a otro dispositivo encargado de manejar la data. Además, no hay retardo en la conexión de la llamada como se presenta con en ISDN y la distancia servida puede llegar hasta 26.000 pies de la oficina central. Es ideal para negocios ubicados relativamente fuera del alcance de las redes tradicionales de DSL. de datos que el ADSL tradicional (1 Mbps de bajada), sin embargo, posee la ventaja de no requerir la instalación de un “splitter” en el lado del usuario. G.SHDSL: También conocido como SHDSL es una versión multi-tasa de HDSL2, que ofrece un servicio simétrico. Sin embargo, el estándar HDSL2 sólo ofrece servicios hasta 1,5 Mbps. Multirate HDSL2 es parte del estándar conocido como G.SHDSL y está ratificado por la UIT. G.SHDSL posee todos los beneficios de HDSL2 y además, opera entre 192 kbps y 2,3 Mbps. Este estándar maximiza la tasa de transmisión de datos para cada cliente; opera a través de dos cables de par de cobre para mayores distancias (hasta 20.000 pies) y con un sólo para distancias menores. G.SHDSL está diseñado para aplicaciones creadas sólo para datos y que necesiten altas tasas de transmisión en el canal de subida; aunque no transmite voz como ADSL, se están desarrollando técnicas para “voz sobre DSL”. G.SHDSL se basa en una técnica de tasa de bits adaptativa, el protocolo negocia la tasa de datos más alta posible dadas ciertas condiciones en la línea. Además, en dicho protocolo el tipo de servicio es negociado durante el inicio de la conexión para evitar encabezados de tramas innecesarios o latencia en los enlaces, este punto es muy importante en el caso de enlaces lentos, ya que ciertos servicios (como Voz o sobre IP o Voz sobre ATM) pueden dejar de funcionar. CDSL: SDSL Consumer Digital Subscriber Line, es una versión registrada de DSL que se caracteriza por tener menor velocidad en la transmisión Symetric Digitel Subscribe Line. También conocida como “Single-Line DSL” es un término “umbrella” que incluye un número de implementaciones de proveedores específicos, encontrándose todavía en desarrollo. Ofrece transmisión simétrica de datos (igual capacidad de transmisión en la conexión de subida que en la de bajada) a la misma velocidad de HDSL; con dos diferencias importantes: puede ser utilizada con una sola línea telefónica y el usuario no puede ubicarse a más de 10.000 pies de la oficina central. Las conexiones simétricas son ideales para negocios que desean velocidades como las correspondientes a T1 o E1 para soportar aplicaciones especiales que requieran gran ancho de banda. Al igual que HDSL, SDSL soporta sólo la comunicación de datos y no la voz analógica. Debido a su simetría puede ser utilizada en la transferencia de archivos, “web hosting”, videoconferencias y educación a distancia. 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