DSL Laura Ramón - Universidad Central de Venezuela

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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2