PRESENTACION DE LA FAMILIA
xDSL
Estas tecnologías de acceso se pueden utilizar para convertir
las líneas de acceso en un enlace digital de alta velocidad y para
aliviar las sobre cargas de la RTC (Red Pública Conmutada). Esta
línea de tecnologías forman una familia comúnmente denominada xDSL
(x -type digital subscriber line). Algunas de estas
tecnologías están basadas en los módems, esto es, algunas
tecnologías de la familia xDSL utilizan métodos de señalización
analógica para transportar información analógica (en contadas
ocasiones) o digital a lo largo de la línea de acceso o de bucle
local. Es importante resaltar que las velocidades xDSL varían
dependiendo de las características físicas de los bucles locales. La
familia xDSL es un conjunto de soluciones “basadas en el
cobre”.
Existen múltiples soluciones a los problemas de la sobre carga
de la RTC producidos por los paquetes de datos y servicios
interactivos de banda ancha. Algunas soluciones implican la
construcción de sistemas completamente nuevos basados en redes de
radio y satélites. La ventaja que ofrecen estas tecnologías es que
se implementan sobre una infraestructura que ya existe.
FAMILIAS xDSL
El orden con que se ubico cada una de las siguientes
tecnologías es cronológico.
|
Nombre |
Significado |
Velocidad |
Modo |
Comentario |
|
HDSL/HDSL2 |
DSL de alta velocidad |
1,544 Mbps
2,048 Mbps |
Simétrico
Simétrico |
Utilizaba 2 pares de hilos.
HDSL2 utiliza un par de hilos |
|
SDSL |
DSL de par único |
768 kbps |
Simétrico |
Utiliza un par de hilos |
|
ADSL |
DSL asimétrico |
De 1,5 Mbps a 8 Mbps
De 16 Kbps a 640 Kbps |
Sentido Downstream (Descendente)
Sentido Upstream (ascendente) |
Utiliza un par de hilos
Mínima longitud de bucle: 5,5 Kms. |
|
RADSL |
DSL de velocidad adaptable |
De 1,5 Mbps a 8 Mbps
De 16 Kbps a 640 Kbps |
Sentido Downstream (Descendente)
Sentido Upstream (ascendente) |
Utiliza un par de hilos, pero puede adaptar la velocidad
de datos a las condiciones de la línea. |
|
CDSL |
DSL de consumidor |
Hasta 1Mbps
De 16 a 128 Kbps |
Downstream
Upstream |
Utiliza un par de hilos, pero necesita equipos remotos
en casa. |
|
IDSL |
DSL de RDSI |
Igual que el interfaz básico (BRI) de RDSI |
Simétrico |
Utiliza un par de hilos, denominado “Bri sin
conmutador |
|
VDSL |
DSL de muy alta velocidad |
De 13 a 52 Mbps
De 1,5 a 6 Mbps |
Downstream
Upstream |
De 300 a 1300m de longitud máxima de bucle. Para
funcionar necesita una red de fibra y
ATM. |
-
HDSL / HDSL2 - High-bit-rate DSL. HDSL opera a 1,544 Mbps
(velocidad de T1) en los Estados Unidos, y a 2,048 Mbps (resto del
mundo). El HDSL original a 1,544 Mbps utilizaba dos pares de cobre
y se extendía hasta 4,5 Kms. El HDSL de 2,048 Mbps necesitaba 3
pares de hilos para la misma distancia.
-
SDSL - Symmetric (o single pair) DSL. Utiliza sólo un par de
hilos, pero tiene su tope en 3 KMs, en sus especificaciones de
diseño. Las velocidades son las mismas de HDSL por par de hilos
768 Kbps. La necesidad de soportar velocidades simetricas limita
la distancia.
-
ADSL - Asymmetric DSL. Aprovecha la naturaleza asimétrica de
muchos de los servicios de banda ancha y a la vez amplía las
distancias a la que puede operar hasta los 5,5 Kms.
-
RADSL - Rate Adaptive DSL. Al utilizar modulación DMT (ADSL
también la utiliza) puede adaptarse a cambios en las condiciones
de la línea y ajustar las velocidades por separado para maximizar
el rendimiento de cada línea individual.
-
CDSL - Consumer DSL. Con CDSL no hay que preocuparse por los
dispositivos como splitters (filtros) y su cableado. La
función de estos filtros en la casa de la usuario es la de
permitir la utilización de teléfonos y faxes de la misma manera
que se utilizaban con anterioridad. Estos filtros es necesario en
ADSL y RADSL.
-
IDSL - ISDN DSL (DSL de RDSI). Está técnica toma el acceso
básico (BRI) de la RDSI, compuesto por los canales 2B+D, que opera
a 144 Kbps (2 canales B de 64Kbps cada uno y un canal D a 16
Kbps), y lo desvía del conmutador de voz de la RTC para dirigirlos
a equipos xDSL. IDSL también funciona sobre un par de hilos y
alcanza 5,5 Kms.
-
VDSL - Very High-Speed DSL. Las velocidades son las más
altas posibles, pero con un alcance sólo entre 300 y 1,300 metros
sobre un par trenzado de cobre. VDSL espera encontrar una red de
fibra en ese punto, y también tiene proyectado transportar celdas
ATM (Modo de transferencia asíncrono).
HDSL
Las versiones mas novedosas de HDSL pueden operar a 1,168 Mbps
sobre cada par, lo que la hace posible soportar las velocidades E1
sobre dos pares. Además, HDSL no necesita una planificación especial
de bucle, ni necesita repetidores siempre que este bucle sea
menor a 3,6 Kms, y la velocidad es idéntica a la conseguida con una
línea T1.

En la figura se muestra un sistema HDSL que ofrece un servicio
de líneas privadas dedicadas DS-1 a 1,544 Mbps a dos usuarios. El
proveedor del servicio adquiere dos equipos, que son las Unidades de
Terminación (HTU), en la parte central del proveedor del servicio
(HTU-C) y la HTU-R, que es la unidad remota que se coloca tan
cerca de los equipos de usuario (CPE) como sea posible. La HTU-C es
normalmente un conjunto de equipos montados en bastidores colocados
cerca del panel principal de distribución. Las líneas HTU-C son
interconectadas para ofrecer el servicio T1 de la manera
habitual.
La HTU-R se conecta a la HTU-C sobre un único par de hilos en
la mayoría de las ocasiones. La HTU-R es un proveedor de servicio y
no un equipo de usuario
La ventaja principal de HDSL es que permite a los proveedores
de servicios ofrecer T1 de un modo rápido y económico. Funciona
prácticamente en cualquier bucle local. No necesita un diseño
especial de línea, ni ningún tipo de repetidores o amplificadores, y
siempre existirá un par de hilos disponibles. Esto hace que los
proveedores del servicio reduzcan costos (sigue siendo un servicio
T1), aunque internamente se implante sobre HDSL.
Se puede ver que HDSL no opera a través del conmutador de RTC.
HDSL es solo una solución para las líneas privadas dedicadas (no
servicio).
SDSL
SDSL (HDSL de par único) comenzó tomando la mitad la mitad de
un sistema HDSL de dos pares. De este modo SDSL comenzó operando a
velocidades 784 Kbps. La utilización de varios pares de cobre para
ofrecer servicios residenciales no es una situación ideal. La
digitalización de bucle local es más sencilla si se utiliza un par
de hilos ya existente.

En la figura, un Terminal de Central (COT - Central Office
Terminal) y un terminal remoto (RT) se conectan por medio de
múltiples enlaces T1 para formar la arquitectura de Area de Servicio
(CSA). Normalmente se necesitan dos pares de hilos entre RT y el
usuario para dar soporte a los 1,544 Mbps de velocidad T1 de la
línea. Los RT más comunes solo soportan cuatro T1, por lo que la
arquitectura está limitada si la idea es proporcionar velocidades T1
a cada usuario.
SDSL permite al proveedor del servicio ofrecer servicios DSL
basados en tres parámetros: el costo, el alcance y la velocidad del
servicio. Según las necesidades, la distancia a la central local de
conmutación y las consideraciones económicas, los usuarios pueden
escoger entre varias opciones de SDSL.
|
Velocidad SDSL |
Distancia Máxima |
|
128 Kbps |
6,71 Km (22.000 pies) |
|
256 Kbps |
6,56 Km (21.500 pies) |
|
384 Kbps |
4,42 Km (14.500 pies) |
|
768 Kbps |
3,97 Km (13.000 pies) |
|
1,024 Mbps |
3,51 Km (11.500 pies) |
ADSL
La ventaja que ofrece ADSL respecto a las variaciones xDSL
anteriores, es que permite a los usuarios la utilización de sus
teléfonos analógicos, cosa que no podían hacer los usuarios de HDSL,
HDSL2 que debían adquirir equipos especiales de conversión (equipos
terminales TA) o comprar teléfonos digitales.
En 1992 gran parte de las compañías telefónicas del mundo
hicieron un esfuerzo para comenzar a transmitir video digital y el
sonido que lo acompañaba (video dial tone) a usuarios
residenciales. Se exploraron muchas tecnologías, y ADSL llamó la
atención por que se podía desarrollar sobre el mismo bucle utilizado
para voz analógica. Estos tipos de servicio necesitaban un gran
ancho de banda en sentido descendente (downstream), es decir hacia
el usuario, y un ancho de banda mucho menor en forma ascendente
(upstream). Este tipo de modelo se observó en la mayoría de los
servicios ofrecidos a los diferentes usuarios residenciales.
Cualquier tipo de tecnología xDSL que soporte grandes anchos de
banda en un sentido y pequeños anchos de banda en el otro sentido,
es por definición una tecnología ADSL.

En la figura se, distinguen las dos características
principales de ADSL. El filtro (splitter), es un dispositivo
que se encuentra entre el conmutador local y los equipos de usuario;
el filtro tiene dos funciones:
Permite que teléfonos y faxes existentes continúen funcionando
igual que siempre.
Permite que el tráfico de datos de larga duración sea desviado
de la RTC (conmutación de circuitos) hacia un enrutador IP o un
conmutador ATM (conmutación de paquetes).
Esto alivia la congestión en la RTC y baja los costos del
usuario ya que no necesita, ni requiere adaptadores especiales.
Para ADSL se define una velocidad máxima en downstream de
8,192 Mbps. De todos, modos, es difícil alcanzar esta velocidad
debido a limitaciones propias de la arquitectura de Internet y sus
backbones.
Por otro lado se puede observar que el enlace ADSL no es
conmutado en forma alguna, es decir el enlace ADSL forma un tipo de
línea dedicada privada desde el PC del usuario o desde una LAN hacia
cualquier otro lugar del mundo.
RADSL
Este tipo de tecnología soluciona una posible limitación de
los primeros dispositivos ADSL, especialmente aquellos basados en
modulación CAP (Carrierless Amplitude/Phase). Básicamente,
una vez que los equipos ADSL se instalaban en bucles analógicos
locales y se realizaban las conexiones, la línea recién digitalizada
operaba a unas velocidades downstream y upstream fijas durante la
vida del enlace. Las velocidades podían variar de casa a casa e,
incluso de par de hilos a par de hilos. El problema radica en que en
que las condiciones de las líneas en el bucle local varían
constantemente, ya sea por que llueva o no, por las radiaciones
solares, o la temperatura. RADSL es teóricamente, capaz de adaptarse
a cada uno de esos cambios en el momento, incluso durante sesiones
activas.
El resto de características de RADSL es igual a las presentes
en ADSL, en términos de velocidades y distancias. RADSL es una
evolución de ADSL. La arquitectura básica de RADSL es exactamente
igual que la arquitectura básica de ADSL.
CDSL: ADSL/RADSL SIN FILTRO
ADSL/RASDL requerían de la instalación y mantenimiento de un
dispositivo remoto (splitter). La presencia de este
dispositivo causó problemas en el cableado y la configuración del
cliente.
A mediados de 1997, Rockwell Semiconductor Systems presentó
una variación xDSL llamada CDSL. De hecho las únicas variaciones
significativas que presentó esta tecnología es la ausencia del
filtro remoto y problemas de cableado, y que alcanza una velocidad
menor (1Mbps en downstream).
El extremo enlace en la central de conmutación permanece
igual. Aún se necesita un filtro en la parte central para separar
los paquetes de datos de las conversaciones de voz. Estos filtros se
encuentran alojados en los mismos equipos de ADSL/RADSL. El gran
cambio se produce en los equipos de usuario.

Ventajas que presenta CDSL:
Facilidad de instalación en la parte del usuario.
Voz y acceso a Internet simultáneo.
Bajo costo para los usuarios (modems).
Bajo costo en equipos para el proveedor (equipos en conmutador
local).
VDSL
En la actualidad muchas de las empresas telefónicas están
instalando más y más sistemas de fibra, como sistemas DLC
(Digital Loop Carrier). En grandes áreas actualmente llega la
fibra óptica, con bucles de cable locales de cobre tendidos sólo en
los últimos metros hacia las casa particulares, esto facilita la
implementación de la tecnología VDSL.
VDSL incluye una red óptica para convertir y concentrar
señales VDSL sobre una red de fibra, a demás esta tecnología esta
preparada para transportar celdas ATM, esto es, VDSL está diseñado
para formar una capa física de soporte a una red ATM. En este caso,
el hub de VDSL en casa del usuario es un conmutador ATM, y los
servicios se ofrecen desde una gran variedad de servidores ATM. La
combinación de celdas ATM transportadas sobre enlaces VDSL se
realiza para dar soporte a sistemas de video digital conmutado.
A demás se podrán ofrecer otros servicios como el acceso a
Internet a muy alta velocidad.
Se puede observar que VDSL ofrece compatibilidad con los
teléfonos analógicos por medio de un filtro, al igual que ADSL. Por
otro lado VDSL contempla la posibilidad de que existan múltiples
equipos de usuarios en múltiples formas. Estos equipos son los
Equipos Terminales (TE) para VDSL y pueden incluir PCs, redes
locales LAN, televisores, e incluso frigoríficos o equipos de aire
acondicionado.
VDSL se puede considerar como una “red servicio total” para
los proveedores del servicio. ADSL es más una estrategia de “red de
datos”.

IDSL Y RDSI
El principal problema que presenta la RDSI no es el límite de
velocidad del BRI o los PRI; es el hecho de que la RDSI aún opera a
través del conmutador de voz. Aquí es donde la congestión de los
troncales y los conmutadores se convierte en un problema serio.
Después de todo, estos no son servicios de voz, y cuando se
considera la actualización para el soporte de RDSI del conmutador de
una central local se habla en nuestro caso varios millones de pesos.
Por esta razón la RDSI parece ser una tecnología poco
llamativa.

En la figura podemos ver dos equipos IDSL operando a 160 Kbps
sobre un par de hilos. La línea esta organizada en canales BRI
comunes como un servicio 2B+D en agregado de 144Kbps. En el extremo
de usuario, el cliente puede adquirir cualquier equipo TA o TE
compatible con RDSI. En el conmutador local, todos los mensajes del
canal D son ignorados ya que IDSL es en esencia un servicio de
líneas dedicadas.
VENTAJAS DE XDSL
-
xDSL se pone en marcha sólo cuando el usuario o cliente
requiere el servicio. Un proveedor de servicios no necesita hacer
una gran inversión y esperar a que los clientes lleguen.
-
Ninguna tecnología xDSL requiere que se hagan cambios en
software del conmutador de la central local. En la mayoría de los
casos, un filtro dirige la voz analógica normal hacia el
conmutador, y el resto de servicios se envía hacia enrutadores y
servidores.
-
De igual modo xDSL, puede utilizarse para usuarios
residenciales, pequeñas y medianas empresas, y grandes
corporaciones. La tecnología puede ser diferente (HDSL, ADSL),
pero el servicio debería ser en esencia el mismo, con la posible
excepción de los servicios de video.
-
Algunas versiones de xDSL, especialmente ADSL/RADSL y VDSL
pueden interactuar con un gran número de configuraciones de
usuario. Se pueden soportar PC's y set top-box (un tipo de
decodificadores de televisión) de manera individual, así como
redes LAN de tipo Ethernet.
-
xDSL ofrece, la infraestructura necesaria para el transporte
de celdas ATM (especialmente VDSL). Esto es importante ya que ATM,
a su vez, forma la base para el estándar internacional de
servicios de banda ancha, conocido como RDSI de Banda Ancha
(B-RDSI)
ADSL
Arquitectura de ADSL
ADSL es la tecnología más estandarizada de todas las xDSL, en
términos de documentación disponible, servicios experimentales y
especificaciones, hay que tener en cuenta que muchos de los
servicios xDSL comenzaran con ADSL y terminaran con ADSL.
En la Figura 1 se muestra la arquitectura de un sistema ADSL.
Como en la mayoría de las arquitecturas, se establecen una serie de
interfaces estándar entre los principales componentes. Entre las
interfaces se definen varios grupos funcionales que pueden quedar
englobados bajo un producto determinado que realice las funciones
requeridas, junto con otras opciones o mejoras que el fabricante del
producto estime necesarias.

Figura 1.
|
ATU-C |
Unidad de Transmisión ADSL, lado de
central |
|
ATU-R |
Unidad de Transmisión ADSL, lado remoto (de
usuario) |
|
B |
Entrada auxiliar de datos |
|
DSLAM |
Multiplexor de acceso DSL |
|
POTS-C |
Interfaz entre la RTC y el filtro, lado de
central |
|
POTS-R |
Interfaz entre la RTC y el filtro, lado de
usuario |
|
T-SM |
Interfaz T para el modula de servicio |
|
T |
Puede encontrarse en el interior del SM o de la
ATU-R |
|
U-C |
Interfaz U, lado de central |
|
U-C2 |
Interfaz U, lado de central desde el filtro al
ATU-C |
|
U-R |
Interfaz U, lado de usuario |
|
U-R2 |
Interfaz U, lado de usuario desde el filtro a la
ATU-C |
|
VA |
Interfaz V, lado del nodo de acceso, desde la ATU-C al
nodo de acceso |
|
VV |
Interfaz V, lado de usuario, desde el nodo de acceso al
servicio de red |
Red ADSL
ADSL forma parte de una compleja arquitectura de red que goza
del potencial de ofrecer a usuarios residenciales y de pequeñas
empresas todos los nuevos servicios de banda ancha. Dichos servicios
son aquellos que necesitan un enlace con una velocidad superior a 1
o 2 Mbps.

Figura 2.
En la versión mas sencilla de esta arquitectura, los abonados
solo necesitarían un módem ADSL. Este dispositivo posee conectores
RJ-11 normales que soportarían los teléfonos analógicos existentes
en casa y oficinas. Un filtro separa el servicio POTS (servicio
telefónico) de los servicios digitales.
En la central local, el servicio de voz analógica se dirige
hacia el conmutador de voz con ayuda de otro filtro. El bucle local
ADSL finaliza ahora en un nodo de acceso ADSL en lugar de llegar
directamente al conmutador de la central local. El nodo de acceso
(multiplexor de acceso DSL o DSLAM) multiplexa varias líneas ADSL.
En el otro extremo del nodo de acceso, se pueden mantener enlaces a
enrutadores TCP/IP o a conmutadores ATM.
Estos conmutadores o enrutadores permiten a los usuarios
acceder a servicios tales como acceso a Internet, un servidor de
teletrabajo (intranet corporativa), video bajo demanda, e incluso
servidores de noticias e información. Una ventaja de ADSL es que
soporta tanto TCP/IP como ATM.
Estándares de ADSL
Los productos ADSL han sido desarrollados de tal modo que
utilicen la modulación CAP (Fase / Amplitud sin portadora) y la
tecnología DMT (Mulititonos discretos) como codificadores de línea.
En ADSL, tanto las técnicas FDM como las de cancelación de eco
pueden ser, y de hecho son combinadas, lo que significa que debido a
la naturaleza asimétrica de los ancho de banda ADSL, los rangos de
frecuencia pueden solapar, pero no coincidir. Por este motivo la FDM
y la cancelación de eco se utilizan de manera conjunta.
En lo que concierne a la codificación de línea, ADSL posee
DMT. Esta codificación se caracteriza por su facilidad de adaptar su
velocidad, lo que quiere decir que los dispositivos DMT pueden
ajustar de una forma sencilla la velocidad a las condiciones
instantáneas de la línea, como puede ser la humedad o las
interferencias. También se caracteriza por su resistencia al ruido y
a la presencia de señales digitales en los pares adyacentes.
Otras de las ventajas que presenta DMT son:
-
Optimización integrada en los subcanales (RADSL).
-
Monitorización activa y continua.
-
Máxima cobertura de variaciones en el bucle.
-
Alto nivel de flexibilidad en la velocidad.
-
Superior inmunidad al ruido para un mayor
rendimiento.
-
Gran respaldo de los fabricantes de chipsets.
-
Interoperatibilidad a través de estándares.
-
Virtualmente inmune al paso del tiempo.
Funcionamiento de DMT: Multitonos Discretos.
A lo largo del rango de frecuencias, en la parte izquierda,
existe un determinado numero máximo de bits por segundo y por
portadora (canal) que el dispositivo desearía transmitir y recibir.
La ganancia es mayor o menor dependiendo de la frecuencia. A altas
frecuencias, dominan los efectos de la distancia; a bajas
frecuencias, dominan el ruido impulsivo y las diafonías. Esto deja
un rango de frecuencias intermedio (aproximadamente 25 Khz. y 1,1
Mhz.) para las señales donde la ganancia disminuye progresivamente
según aumenta la frecuencia.
Los dispositivos DMT pueden medir la ganancia de cada
subportadora y ajustar el numero actual de bits por segundo en cada
canal de tal modo que quede reflejada la ganancia actual de la
línea.
La figura central de la parte inferior muestra la ganancia de
una bucle real. Se han añadido dos parámetros que causan una bajada
de rendimiento en la línea. El primera es una muesca característica
causada por los efectos de una rama multiplada. La rama multiplada
actúa como un largo circuito de retardo, al recorrer la señal un
camino de ida y uno de vuelta. La señal de retorno interfiere con la
señal principal. La posición de la muesca en el rango de frecuencias
depende de la longitud de onda de la propia rama multiplada, de
cualquier modo, una u otra frecuencia se vera afectada por la onda.

DSL y la cancelación del eco
Los ecos normalmente se producen por incompatibilidad de
impedancias en el medio utilizado por la señal. Un método para
lograr un control de eco, es separar el rango de frecuencias en
bandas de upstream y downstream (una simple multiplexación por
división en la frecuencia, o FDM).

La parte superior de la figura muestra lo que ocurre cuando no
se aplica un control de eco a ADSL. Se muestra una señal de banda
base de 4 Khz. dedicada a la voz analógica, junto con una banda
típica de en ADSL de 175 Khz. dedicada al trafico upstream (en
sentido ascendente, desde casa del usuario) y una banda de unos 900
Khz. dedicada al trafico downstream (en sentido descendente, hacia
casa del usuario). Este modo de operación es asimétrico, y este
método FDM directo elimina la necesidad de establecer unos sistemas
electrónicos de control de eco en los dispositivos finales ADSL.
Transporte Unidireccional ADSL en sentido descendente
Las interfaces ADSL pueden hacer mucho mas que soportar un
flujo de bits desde y hacia los equipos de usuario, como la mayoría
de los transportes esta basado en tramas; el flujo de bits del
interior de las tramas ADSL se puede dividir en un máximo de siete
canales portadores simultáneos (llamados bearers en ADSL). Los
canales se dividen en dos clases principales: puede haber hasta 4
canales downstream totalmente independientes que siempre operan de
modo unidireccional (simplex) hacia el abonado. Añadidos a estos
canales, puede haber hasta tres canales bidireccionales (duplex),
que pueden transportar trafico tanto en sentido upstream como
downstream. Se debe tener en cuenta que estos canales portadores,
son canales lógicos, y que esos bits pertenecientes a todos los
canales son transmitidos simultáneamente sobre el enlace ADSL y no
disponen de ningún ancho de banda dedicado.
Cualquier canal portador puede ser programado para transportar
bits a cualquier velocidad múltipla de 32 Kbps. Las velocidades que
no son múltiplas a 32 Kbps pueden ser soportadas, pero solo
transportando los bits “extra” en la cabecera, un área compartida de
la trama ADSL.
La Supertrama ADSL
En el nivel mas bajo de cualquier protocolo se encuentran los
bits, representados por medio de una codificación de línea
determinada, en el caso de ADSL se utiliza DMT. Los bits se
organizan en tramas y se agrupan en lo que ADSL denomina
supertramas. Las tramas son las estructuras de bits de primer orden
y son los últimos elementos en que se convierten los bits antes de
ser enviados., y la primera entidad en que se convierten al ser
recibidos.
En ADSL la supertrama se encuentra dividida en una secuencia
de 68 tramas ADSL. Algunas tramas tienen funciones especiales, tal
es el caso de las tramas 0 y 1, las cuales contienen información de
control de errores (un código de redundancia cíclica) y bits que
actúan como indicadores (indicator bits, ib) que se utilizan para
gestionar el enlace. En las tramas 34 y 35 se transportan otros ib.
Una trama especial de sincronización se sitúa a continuación de la
supertrama y no contiene ninguna información de usuario. Se envía
una supertrama ADSL cada 17 milisegundos. Dado que los enlaces ADSL
normalmente son conexiones punto a punto, no se necesita ningún
identificador de conexión, ni un direccionamiento especial a este
nivel de ADSL.

En el interior de la supertrama están las tramas ADSL, las
cuales se componen de dos partes principales.
La primera parte es la de los datos fast. Este tipo de
datos se consideran sensibles al retardo, aunque tolerantes al
ruido. El contenido del búfer de datos fast del dispositivo ADSL se
coloca en esta posición. Los datos fast se encuentran protegidos por
un campo FEC en un intento de corregir los errores de los datos
fast.
La segunda parte de la trama contiene información del búfer de
datos interleaved. Dichos datos son empaquetados para ser tan
resistentes al ruido como sea posible, a costa de una mayor
procesamiento. El intercalado de los bits de datos, los hace menos
vulnerables a los efectos del ruido. Esta parte de la trama esta
diseñada principalmente para aplicaciones puras de datos, como el
acceso a Internet a alta velocidad. Todos los contenidos de la trama
son reorganizados antes de la transmisión para minimizar la
posibilidad de una falsa sincronización de trama.
Velocidades de Servicio ADSL: Video
ADSL promete ancho de banda suficiente para ofrecer varios
tipos de servicio de video al usuario. Estos servicios de video se
consideraron originalmente servicios en modo de sincronismo de bit:
el trafico en ambos sentidos forma una cadena de bits sin ninguna
estructura particular, interpretados únicamente por los dispositivos
finales conectados a la red ADSL.
|
Aplicación |
Downstream |
Upstream |
|
Difusión de Televisión |
6 a 8 Mbps. |
64 Kbps. |
|
Video bajo demanda |
1,5 a 3 Mbps. |
64 Kbps. |
|
“Near” video bajo demanda |
1,5 a 3 Mbps. |
64 Kbps. |
|
Educación a distancia |
1,5 a 3 Mbps. |
64 a 384 Kbps. |
|
Telecompra |
1,5 Mbps. |
64 Kbps. |
|
Servicios de información |
1,5 Mbps. |
64 Kbps. |
|
Juegos en Red |
1,5 Mbps. |
64 Kbps. |
|
Videoconferencia |
384 Kbps a 1,5
Mbps |
384 Kbps a 1,5
Mbps |
|
Videojuegos |
64 Kbps a 2,8 Mbps |
64
Kbps. |
Velocidades necesarias para servicios varios de ADSL
|
Servicio |
Aplicación |
Downstream |
Upstream |
|
Comunicaciones de Datos |
Acceso a Internet |
64 Kbps a 1,5 Mbps |
> 10 % de downstream |
|
Acceso a LAN remoto |
64 Kbps a 1,5 Mbps |
> 10 % de downstream |
|
Educación a distancia |
64 Kbps a 1,5 Mbps |
64 a 384 Kbps |
|
Basados en Imágenes |
Telecompra |
64 Kbps a 1,5 Mbps |
64 Kbps |
|
Servicios de Información |
64 Kbps a 1,5 Mbps |
64 Kbps |
|
Servicios Legales |
POTS |
4 Kbps |
4 Kbps |
|
RSDN |
160 Kbps |
160 Kbps |
VDSL
Introducción
La línea digital de abonado de muy alta velocidad ofrece las
velocidades más altas en sentido upstream y downstream
de cualquier DSL diseñada hasta la fecha. Las velocidades en sentido
downstream varían entre los 13Mbps y los 55Mbps, dependiendo
de la distancia. Las velocidades en sentido upstream
comienzan en 1,5Mbps y llegan hasta los 26Mbps.
La figura 3 muestra las bases de la arquitectura VDSL,
esta es muy similar a la arquitectura de ADSL con una gran
diferencia: la presencia de la unidad de red de fibra óptica
(ONU); Esta es una DLC (portadora digital de bucle) especial que
debe emplear cable de fibra óptica para conectarse al conmutador
local. Este uso de la fibra la lleva más cerca al usuario que el
resto de las arquitecturas. Todavía existe un filtro para dar
soporte a la telefonía analógica.
Figura 3. Arquitectura VDSL

Sin embargo, debido a la similitud de la arquitectura VDSL con
la de ADSL, surgen dos preguntas principales: ¿Cómo puede ofrecer
VDSL velocidades tan altas cuando otras tecnologías parecen tener
dificultades en alcanzar 1,5Mbps? Y, toda esta impresionante
velocidad y sus costes asociados, ¿son realmente necesarios para un
acceso a Internet más rápido?
Respecto al primero de los asuntos, VDSL está diseñada para
los sistemas de fibra extendidos o para los sistemas DLC de un
futuro cercano, es decir VDSL comienza asumiendo que cada vez habrá
menos y menos tendidos cobre de par trenzado desde la central local
hasta las casas de los usuarios, suponiendo bucles de cobre de no
más de 1.300 metros, con el resto del bucle formado por fibra
óptica.
Respecto al segundo asunto, la intención de VDSL no es
utilizarse exclusivamente para un acceso simple a Internet. VDSL
está diseñada para el desarrollo de servicios basados en ATM B-RDSI
(Modo de transferencia asíncrono/RDSI de banda ancha). Estos
servicios de banda ancha incluirían un amplio conjunto de servicios
de video y multimedia, incluyendo servicios de difusión de TV, los
cual, utilizados conjuntamente con las actuales técnicas de
compresión, podrían hacer que VDSL eliminara las restricciones de
ancho de banda del bucle local de una vez por todas. Así mismo, VDSL
está diseñado para redes de clientes SOHO (Small Home Office). VDSL
está ideado y diseñado para la rede de los próximos 10 - 20 años de
muchos de los países del mundo.
MODOS DE TRANSPORTE DE VDSL
VDSL se ha proyectado de tal manera que pueda aprovechar las
ventajas de la presencia de la fibra en los sistemas modernos, para
las necesidades de un ancho de banda cada vez mayor para servicios
residenciales, y con la promesa de transporte de celdas ATM como un
método de transmisión unificado para los servicios de banda
ancha.
Figura 4. Modos de Transporte
VDSL

La documentación VDSL define cinco modos de transporte
principales a lo largo de la arquitectura fibra/cobre VDSL. Estos
modos de transporte se muestran en la figura
4.
VDSL soporta el modo paquete, modo de transporte en el cual
todos los flujos de bits desde y hacia diferentes servicios y
dispositivos se organizan en paquetes diseccionados individualmente
de longitudes variables. Todos los paquetes se envían sobre el mismo
“canal” de máximo ancho de banda suponiendo, Naturalmente, que los
paquetes sean paquetes IP.
Además, VDSL soporta el modo ATM. De hecho ATM se puede
utilizar de tres maneras distintas en una red VDSL. El modo ATM es
similar al modo de paquete en el sentido de que cada unidad de bits
es direccionada individualmente y enviada por la línea sin
“canalizar” (es decir, que no se encuentra dividida en canales),
pero en este caso los paquetes forman pequeñas unidades de longitud
fija denominadas celdas en lugar de paquetes de longitud
variable. Por este motivo VDSL puede operar con ATM en el lado del
servicio hacia la ONU y STM (es decir, TDM) en el bucle. También se
soporta una combinación de servicios ATM con paquetes sobre el bucle
y la ONU, combinación que aprovecha la ventaja de la amplia
utilización de paquetes IP en la mayoría de las redes de
distribución.
VELOCIDADES DOWNSTREAM Y DISTANCIAS
ADSL está ideado para un mundo donde la mayoría de los bucles
analógicos locales consisten en simples tendidos de pares de cobre
que se extienden desde el conmutador local hasta las casas de los
usuarios. Sin embargo el 15% de este tendido de bucles locales se
encuentra constituido de alguna forma por bucles de fibra como el
DLC. En algunas ocasiones existe cierta polémica sobre el asunto de
llevar la fibra hasta la propia casa (llamado FTTH, fiber to the
home). Este despliegue de fibra hasta todos los hogares y
oficinas es probablemente demasiado costoso y no es absolutamente
necesario, y por ello existen ciertas variaciones para el despliegue
de fibra hasta la acera (FTTC, fiber to the curb) y
fibra para el vecindario (FTTN, fiber to the
neighborhood). VDSL está diseñado para FTTN, pero no hay nada
que evite la utilización de VDSL en otros tipos de redes de fibra.
La figura 5 compara las velocidades y distancias de VDSL con
las de ADSL.
Figura 5. Comparación de las
velocidades VDSL y ADSL

Como se dijo anteriormente, VDSL se puede usar en tres rangos
downstream generales, como se muestra en la figura
3:
-
12,96Mbps - 13,8Mbps para bucles de 1300 metros.
-
25,92Mbps - 27,6Mbps para bucles de 900 metros.
-
51,84Mbps - 55,2Mbps para bucles de 300
metros.
Las velocidades de upstream también están agrupadas en
tres categorías, pero no están limitadas por la distancia. Son de
1,6 a 2,3 Mbps, 19,2Mbps, y una velocidad de upstream igual a
la de downstream.
DETALLES TÉCNICOS
Al igual que en ADSL, en VDSL se separarán la frecuencia de
los canales de datos de los canales de voz analógica y RDSI, con
vistas a permitir a los proveedores de servicio superponer VDSL
sobres los servicios de voz o de RDSI existentes. Los dos canales de
alta velocidad también se separarán en la frecuencia. Si la
necesidad de un ancho de banda mayor en sentido upstream se
eleva para poder ofrecer canales upstream de alta velocidad o
incluso simétricos con respecto al canal downstream, los
sistemas VDSL probablemente necesitarán usar técnicas canceladotas
de eco.
También como en ADSL, VDSL debe transmitir video comprimido en
sentido downstream a los usuarios. Con el propósito de
facilitar el control de errores que el video comprimido necesita,
VDSL también tendrá que incorporar el forward error
correction (FEC - corrección de errores “hacia adelante”)
intercalado, suficiente para corregir todos los errores producidos
por el ruido impulsivo de una duración específica.
La distribución de la señal en VDSL se puede realizar de
varias formas, El método más simple es difundir la información en
dirección downstream a cada dispositivo de usuario. En
sentido upstream, la multiplexación será más complicada. Los
sistemas que utilicen un dispositivo de interfaz de red (NID)
deben introducir la información en un medio compartido, esto se
puede hacer utilizando acceso múltiple por división en el
tiempo (TDMA), bastante usado en redes telefónicas inalámbricas.
Por otra parte una configuración FDM daría a cada dispositivo de
usuario su propio canal. Esto elimina la necesidad de un canal en
sentido upstream compartido, pero también limitaría la
velocidad de información disponible hacia un equipo de usuario en
particular o, en todo caso, requeriría una asignación dinámica del
ancho de banda. Los NID pasivos necesitan disponer de una capacidad
conocida como inserción en caliente, donde un equipo VDSL
nuevo puede conectarse a la línea sin interferir en la operación del
resto de módems.
TECNOLOGÍA VDSL
Es obvio que la tecnología VDSL se asemeja mucho a la
tecnología ADSL, sólo que VDSL debe tener costo menor y un gasto de
energía menor que ADSL, y los dispositivos VDSL de usuario podrían
tener que implementar algún tipo de control de acceso al
medio (MAC) para la multiplexación de datos en sentido
upstream.
Un aspecto clave de cualquier tecnología xDSL es el código de
línea empleado, sin ser la excepción para VDSL se han propuesto
hasta cuatro códigos de línea:
Modulación Amplitud/Fase sin Portadora (CAP). Es la misma
modulación QAM sin portadora que se usa en ADSL, pero traducida a
VDSL. Con los NID pasivos, CAP utilizaría la codificación QPSK en
sentido upstream y un tipo de TDMA para la
multiplexación.
Multitonos Discretos (DMT). Esta también es la misma técnica
utilizada en los sistemas ADSL. DMT es un sistema de múltiples
portadoras que se utiliza la Transformada de Fourier Discreta
para crear y remodular cada una de las portadoras. Para
configuraciones de NID pasivas, DMT utilizaría FDM para la
multiplexación en sentido upstream.
Multitonos Discretos Wavelet (DWMT). Éste es
otro tipo de sistema multiportadora. DWMT utiliza las transformadas
wavelet para crear y remodular cada una de las portadoras.
DWMT también utilizaría FDM para la multiplexación en sentido
upstream.
Código de Línea Simple (SLC). Éste es un tipo de señalización
en banda base de cuatro niveles. SLC filtra la señal en banda base y
la recupera en el receptor. Para configuraciones de NID pasivos, SLC
probablemente utilizaría TDMA para la multiplexación en sentido
upstream.
Hoy en día, DWMT y SLC han quedado eliminados como códigos de
línea viables.
Las primeras implementaciones de VDSL utilizarán FDM para los
canales de downstream de los canales upstream.
Prácticamente con toda seguridad se requerirá cancelación de eco, en
sistemas posteriores implementados con tasas de transferencia de
información simétricas. Con el objetivo de producir filtros de voz
analógica simples y efectivos, se necesitará mantener una gran
distancia, en términos de frecuencia, entre el canal de información
más bajo de los servicios VDSL y la voz analógica. La práctica
habitual (como en ADSL) estipula que los canales downstream
se encuentran por encima de los canales upstream, sin embargo
la especificación de video digital DAVIC (Digital
Audio-Visual Council) invierte el orden habitual de los
canales upstream y downstream con el objeto de
permitir la distribución de señales VDSL sobre un sistema de TV de
cable coaxial. El código de errores FEC utilizado en VDSL utilizará
el mismo tipo de intercalado opcional para corregir ráfagas de
errores causadas por el ruido impulsivo, un asunto que debe ser
resuelto es si la cabecera FEC se colocará como parte de la
información útil o se añadirá como una señal fuera de banda.
Existen dos estrategias principales para manejar el tema de
las colisiones debido al hecho de que los canales de upstream
en VDSL de cada uno de los dispositivos que componen los equipos de
usuario deben compartir un cable común. Una de ellas consiste un
tipo de protocolo cell grant según el cual las tramas
downstream generadas en la ONU o incluso en la red VDSL
contienen una serie de bits que otorgan el acceso a un elemento
específico de los equipos de usuario durante un intervalo d tiempo
específico que comienza cuando se recibe la trama. Una segunda forma
consiste en dividir el canal upstream en bandas de frecuencia
y asignar a una de estas bandas a cada uno de los elementos que
componen los equipos del usuario. Este método tiene la ventaja de
eliminar cualquier tipo de control de acceso a l medio y sus
cabeceras asociadas, aunque es lógico que se deba integrar un
multiplexor en la ONU. El inconveniente es que este método o
restringe la velocidad de bits disponible para cada elemento (debido
a la división en bandas) o requiere el uso de algún tipo de
multiplexación dinámica inversa que permita a algún elemento de los
equipos de usuario enviar más bits que los que le permite su cuota
durante un intervalo de tiempo determinado.
PROBLEMAS DE VDSL
VDSL no ha conseguido en ningún lugar la madurez de ADSL,
aunque este último tampoco se puede decir que tenga una madurez
definitiva. De hecho VDSL se encuentra aún en estado de definición.
Incluso apenas existen productos VDSL preliminares. De todos modos,
se necesitan realizar muchos estudios con respecto al bucle de
abonado, efectos del ruido, técnicas de multiplexación
upstream, y otros aspectos del modo de operación de VDSL para
realizar un conjunto firme de propiedades estándar.
VDSL también es sensible a las interferencias de radio, al
igual que ADSL. Un largo bucle local actúa como transmisor y como
antena receptora a estas frecuencias. Si los niveles de la señal
VDSL son demasiado bajos, los efectos de la antena introducen ruidos
procedentes de radioaficionados en la línea.
De todos modos, como ocurre en la mayoría de las ocasiones, el
costo puede ser la mayor de las preocupaciones. El hecho es que
existen sólo unos pocos clientes que obtienen servicios de pequeñas
configuraciones ONU, al menos comparando con sistemas de TV por HFC
(híbrido fibra-coaxial). ADSL tiene un costo mucho menor que VDSL ya
que ADSL puede suministrarse directamente desde un panel de
distribución de una central local. En el fondo parece ser que los
NID activos para VDSL podrían ser más caros que los pasivos. A pesar
de las ventajas obvias de la configuración de VDSL con NID activos,
la eliminación de responsabilidades de otros dispositivos
electrónicos de la red hace de los NID pasivos para VDSL una opción
muy atractiva desde un punto de vista económico.
ESTÁNDARES PARA VDSL
Existen cinco organizaciones de estándares y foros trabajando
sobre el estándar VDSL. A continuación se mencionan un poco más
detalladamente cuales son y sus esfuerzos con relación a
VDSL:
TIE1.4. En Estados Unidos, el grupo ANSI TIE1.4 ha comenzado
un proyecto para VDSL. Como objetivo principal se buscará establecer
requerimientos del sistema VDSL, asimismo deberá evolucionarse hacia
un sistema estable y a una definición de protocolo.
ETSI. En Europa, el ETSI también dispone de un proyecto VDSL,
originalmente bajo el título genérico de High Speed (metallic)
Access Systems (HSAS). El ETSI ya ha establecido la
interoperabilidad con los NID activos y la compatibilidad con SONET
en su estándar internacional SDH.
DAVIC. El DAVIC estaba bastante interesado en VDSL debido a
sus capacidades relacionadas con los servicios de video. Han
establecido el control de acceso al medio para la multiplexación en
upstream basado en TDMA sobre un medio compartido.
ATM Forum. Aunque no se encuentra relacionado con VDSL, el ATM
forum ha definido una interfaz de 51,84 Mbps para UNIs de redes ATM
privadas. También ha considerado el problema de la distribución
residencial y el transporte de celdas ATM sobre VDSL hasta el
usuario final.
ADSL Forum. El ADSL Forum también ha comenzado a trabajar
sobre VDSL. El ADSL Forum está enfocando los aspectos principales de
red, protocolo y de arquitectura de VDSL. El énfasis se hará en las
aplicaciones, y el Forum está dejando la codificación de línea y
otros asuntos de bajo nivel al TIE1.4 y a la
ETSI.