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La línea de abonado digital asimétrica ( ADSL ) es un tipo de tecnología de línea de abonado digital (DSL), una tecnología de comunicaciones de datos que permite una transmisión de datos más rápida a través de líneas telefónicas de cobre que la que puede proporcionar un módem de banda vocal convencional. La ADSL se diferencia de la línea de abonado digital simétrica (SDSL), menos común . En ADSL, se dice que el ancho de banda y la velocidad de bits son asimétricos, lo que significa que son mayores hacia las instalaciones del cliente ( downstream ) que a la inversa ( upstream ). Los proveedores suelen comercializar la ADSL como un servicio de acceso a Internet principalmente para descargar contenido de Internet, pero no para ofrecer contenido al que acceden otros.
ADSL funciona utilizando el espectro por encima de la banda utilizada para llamadas telefónicas de voz . [1] Con un filtro DSL , a menudo llamado divisor , las bandas de frecuencia están aisladas, lo que permite que una sola línea telefónica se use tanto para el servicio ADSL como para las llamadas telefónicas al mismo tiempo. ADSL generalmente solo se instala para distancias cortas desde la central telefónica (la última milla ), típicamente menos de 4 kilómetros (2,5 mi), [2] pero se sabe que supera los 8 kilómetros (5 mi) si el calibre del cable tendido originalmente permite una mayor [ aclaración necesaria ] distribución.
En la central telefónica, la línea generalmente termina en un multiplexor de acceso a línea de abonado digital (DSLAM), donde otro divisor de frecuencia separa la señal de banda de voz para la red telefónica convencional . Los datos transportados por ADSL generalmente se enrutan a través de la red de datos de la compañía telefónica y finalmente llegan a una red de protocolo de Internet convencional .
Existen razones técnicas y de marketing por las que el ADSL es en muchos lugares el tipo de conexión más común que se ofrece a los usuarios domésticos. Desde el punto de vista técnico, es probable que haya más interferencias de otros circuitos en el extremo DSLAM (donde los cables de muchos bucles locales están cerca unos de otros) que en las instalaciones del cliente. Por lo tanto, la señal de carga es más débil en la parte más ruidosa del bucle local, mientras que la señal de descarga es más fuerte en la parte más ruidosa del bucle local. Por lo tanto, tiene sentido técnico que el DSLAM transmita a una velocidad de bits más alta que el módem en el extremo del cliente. Dado que el usuario doméstico típico, de hecho, prefiere una velocidad de descarga más alta, las compañías telefónicas decidieron hacer de la necesidad virtud, y de ahí el ADSL.
Las razones comerciales para una conexión asimétrica son que, en primer lugar, la mayoría de los usuarios del tráfico de Internet necesitarán que se carguen menos datos de los que se descarguen. Por ejemplo, en una navegación web normal, un usuario visitará varios sitios web y necesitará descargar los datos que componen las páginas web del sitio, imágenes, texto, archivos de sonido, etc., pero solo cargará una pequeña cantidad de datos, ya que los únicos datos cargados son los utilizados con el propósito de verificar la recepción de los datos descargados (en conexiones TCP muy comunes ) o cualquier dato ingresado por el usuario en formularios, etc. Esto proporciona una justificación para que los proveedores de servicios de Internet ofrezcan un servicio más caro destinado a los usuarios comerciales que alojan sitios web y que, por lo tanto, necesitan un servicio que permita cargar tantos datos como se descarguen. Las aplicaciones de intercambio de archivos son una excepción obvia a esta situación. En segundo lugar, los proveedores de servicios de Internet, tratando de evitar la sobrecarga de sus conexiones troncales, tradicionalmente han tratado de limitar usos como el intercambio de archivos que generan una gran cantidad de cargas.
Actualmente, la mayoría de las comunicaciones ADSL son full-duplex . La comunicación ADSL full-duplex se logra generalmente en un par de cables mediante dúplex por división de frecuencia (FDD), dúplex con cancelación de eco (ECD) o dúplex por división de tiempo (TDD). FDD utiliza dos bandas de frecuencia independientes, denominadas bandas de subida y bajada. La banda de subida se utiliza para la comunicación desde el usuario final hasta la central telefónica. La banda de bajada se utiliza para la comunicación desde la central hasta el usuario final.
En el caso del ADSL sobre POTS (Anexo A), que se utiliza habitualmente, la banda de 26,075 kHz a 137,825 kHz se utiliza para la comunicación ascendente, mientras que la de 138–1104 kHz se utiliza para la comunicación descendente. En el esquema habitual de modulación multitono discreta (DMT), cada una de estas bandas se divide en canales de frecuencia más pequeños de 4,3125 kHz. Estos canales de frecuencia se denominan a veces bins . Durante el entrenamiento inicial para optimizar la calidad y la velocidad de transmisión, el módem ADSL prueba cada uno de los bins para determinar la relación señal/ruido en la frecuencia de cada bin. La distancia desde la central telefónica , las características del cable, la interferencia de las estaciones de radio AM y la interferencia local y el ruido eléctrico en la ubicación del módem pueden afectar negativamente a la relación señal/ruido en frecuencias particulares. Los bins para frecuencias que presentan una relación señal/ruido reducida se utilizarán a una tasa de rendimiento inferior o no se utilizarán en absoluto; esto reduce la capacidad máxima del enlace, pero permite que el módem mantenga una conexión adecuada. El módem DSL elaborará un plan sobre cómo explotar cada uno de los bins, a veces denominado asignación de "bits por bin". Aquellos bins que tengan una buena relación señal-ruido (SNR) serán elegidos para transmitir señales elegidas de un mayor número de valores codificados posibles (este rango de posibilidades equivale a más bits de datos enviados) en cada ciclo de reloj principal. El número de posibilidades no debe ser tan grande que el receptor pueda decodificar incorrectamente cuál era la que se pretendía en presencia de ruido. Es posible que los bins ruidosos sólo deban transportar tan sólo dos bits, una elección entre sólo uno de los cuatro patrones posibles, o sólo un bit por bin en el caso de ADSL2+, y los bins muy ruidosos no se utilizan en absoluto. Si el patrón de ruido frente a las frecuencias escuchadas en los bins cambia, el módem DSL puede alterar las asignaciones de bits por bin, en un proceso llamado "intercambio de bits", donde los bins que se han vuelto más ruidosos sólo deben transportar menos bits y se elegirán otros canales para darles una carga mayor.
Por lo tanto, la capacidad de transferencia de datos que informa el módem DSL está determinada por el total de asignaciones de bits por bin de todos los bins combinados. Las relaciones señal/ruido más altas y el uso de más bins dan como resultado una capacidad de enlace total más alta, mientras que las relaciones señal/ruido más bajas o el uso de menos bins dan como resultado una capacidad de enlace baja. Los módems DSL informan la capacidad máxima total derivada de la suma de los bits por bin y a veces se denomina velocidad de sincronización . Esto siempre será bastante engañoso: la capacidad máxima real del enlace para la velocidad de transferencia de datos del usuario será significativamente menor porque se transmiten datos adicionales que se denominan sobrecarga de protocolo , siendo común que las cifras reducidas para las conexiones PPPoA sean de alrededor del 84-87 por ciento, como máximo. Además, algunos ISP tendrán políticas de tráfico que limiten aún más las velocidades máximas de transferencia en las redes más allá de la central, y la congestión del tráfico en Internet, la carga pesada en los servidores y la lentitud o ineficiencia en las computadoras de los clientes pueden contribuir a reducciones por debajo del máximo alcanzable. Cuando se utiliza un punto de acceso inalámbrico, la calidad de la señal inalámbrica baja o inestable también puede provocar una reducción o fluctuación de la velocidad real.
En el modo de tasa fija, la tasa de sincronización está predefinida por el operador y el módem DSL elige una asignación de bits por bin que produce una tasa de error aproximadamente igual en cada bin. [4] En el modo de tasa variable, los bits por bin se eligen para maximizar la tasa de sincronización, sujeto a un riesgo de error tolerable. [4] Estas opciones pueden ser conservadoras, donde el módem elige asignar menos bits por bin de los que posiblemente podría, una opción que hace que la conexión sea más lenta, o menos conservadora en la que se eligen más bits por bin en cuyo caso hay un mayor riesgo de error si las futuras relaciones señal-ruido se deterioran hasta el punto en que las asignaciones de bits por bin elegidas son demasiado altas para hacer frente al mayor ruido presente. Este conservadurismo, que implica una elección de usar menos bits por bin como protección contra futuros aumentos de ruido, se informa como el margen de relación señal-ruido o margen SNR .
La central telefónica puede indicar un margen de relación señal-ruido sugerido al módem DSL del cliente cuando se conecta inicialmente, y el módem puede elaborar su plan de asignación de bits por bin en consecuencia. Un margen de relación señal-ruido alto significará un rendimiento máximo reducido, pero una mayor fiabilidad y estabilidad de la conexión. Un margen de relación señal-ruido bajo significará velocidades altas, siempre que el nivel de ruido no aumente demasiado; de lo contrario, la conexión tendrá que ser interrumpida y renegociada (resincronizada). ADSL2+ puede adaptarse mejor a tales circunstancias, ofreciendo una característica denominada adaptación de velocidad sin fisuras (SRA), que puede adaptarse a los cambios en la capacidad total del enlace con menos interrupciones en las comunicaciones.
Los proveedores pueden admitir el uso de frecuencias más altas como una extensión exclusiva del estándar. Sin embargo, esto requiere equipos suministrados por el proveedor en ambos extremos de la línea y probablemente genere problemas de diafonía que afecten a otras líneas del mismo conjunto.
Existe una relación directa entre el número de canales disponibles y la capacidad de transferencia de datos de la conexión ADSL. La capacidad exacta de datos por canal depende del método de modulación utilizado.
ADSL existía inicialmente en dos versiones (similares a VDSL ), a saber, CAP y DMT. CAP fue el estándar de facto para las implementaciones de ADSL hasta 1996, implementado en el 90 por ciento de las instalaciones ADSL en ese momento. Sin embargo, DMT fue elegido para los primeros estándares ADSL ITU-T, G.992.1 y G.992.2 (también llamados G.dmt y G.lite respectivamente). Por lo tanto, todas las instalaciones modernas de ADSL se basan en el esquema de modulación DMT.
Los ISP (pero los usuarios rara vez lo hacen, a excepción de Australia, donde es la opción predeterminada [5] ) tienen la opción de usar el entrelazado de paquetes para contrarrestar los efectos del ruido de ráfaga en la línea telefónica. Una línea entrelazada tiene una profundidad, generalmente de 8 a 64, que describe cuántas palabras de código Reed-Solomon se acumulan antes de enviarlas. Como se pueden enviar todas juntas, sus códigos de corrección de errores de reenvío pueden hacerse más resistentes. El entrelazado agrega latencia ya que primero se deben reunir todos los paquetes (o reemplazarlos por paquetes vacíos) y, por supuesto, todos tardan en transmitirse. El entrelazado de 8 tramas agrega 5 ms de tiempo de ida y vuelta , mientras que el entrelazado profundo de 64 suma 25 ms. Otras profundidades posibles son 16 y 32.
Las conexiones "Fastpath" tienen una profundidad de intercalación de 1, es decir, se envía un paquete a la vez. Esto tiene una latencia baja, normalmente de alrededor de 10 ms (el intercalado se suma a esta, no es mayor que el intercalado), pero es extremadamente propensa a errores, ya que cualquier ráfaga de ruido puede eliminar todo el paquete y, por lo tanto, requerir que se retransmita todo. Una ráfaga de este tipo en un paquete intercalado grande solo borra una parte del paquete, que se puede recuperar a partir de la información de corrección de errores en el resto del paquete. Una conexión "fastpath" dará como resultado una latencia extremadamente alta en una línea deficiente, ya que cada paquete requerirá muchos reintentos.
La implementación de ADSL en una línea telefónica de servicio telefónico tradicional (POTS) existente presenta algunos problemas porque el DSL se encuentra dentro de una banda de frecuencia que podría interactuar desfavorablemente con el equipo existente conectado a la línea. Por lo tanto, es necesario instalar filtros de frecuencia adecuados en las instalaciones del cliente para evitar interferencias entre el DSL, los servicios de voz y cualquier otra conexión a la línea (por ejemplo, alarmas antirrobo). Esto es deseable para el servicio de voz y esencial para una conexión ADSL confiable.
En los primeros tiempos del DSL, la instalación requería que un técnico visitara las instalaciones. Se instalaba un divisor o microfiltro cerca del punto de demarcación , desde el que se instalaba una línea de datos dedicada. De esta manera, la señal DSL se separa lo más cerca posible de la oficina central y no se atenúa dentro de las instalaciones del cliente. Sin embargo, este procedimiento era costoso y también causaba problemas con los clientes que se quejaban de tener que esperar a que el técnico realizara la instalación. Por lo tanto, muchos proveedores de DSL comenzaron a ofrecer una opción de "autoinstalación", en la que el proveedor proporcionaba el equipo y las instrucciones al cliente. En lugar de separar la señal DSL en el punto de demarcación, la señal DSL se filtra en cada toma telefónica mediante el uso de un filtro de paso bajo para voz y un filtro de paso alto para datos, generalmente encerrados en lo que se conoce como microfiltro . Este microfiltro puede ser enchufado por un usuario final en cualquier toma telefónica: no requiere ningún recableado en las instalaciones del cliente.
Por lo general, los microfiltros son sólo filtros de paso bajo, por lo que más allá de ellos sólo pueden pasar frecuencias bajas (señales de voz). En la sección de datos, no se utiliza un microfiltro porque los dispositivos digitales que están destinados a extraer datos de la señal DSL filtrarán, por sí mismos, las frecuencias bajas. Los dispositivos de telefonía de voz captarán todo el espectro, por lo que las frecuencias altas, incluida la señal ADSL, se "oirán" como ruido en los terminales telefónicos y afectarán y a menudo degradarán el servicio en fax, datafonos y módems. Desde el punto de vista de los dispositivos DSL, cualquier aceptación de su señal por parte de dispositivos POTS significa que hay una degradación de la señal DSL hacia los dispositivos, y esta es la razón principal por la que se requieren estos filtros.
Un efecto secundario del cambio al modelo de autoinstalación es que la señal DSL puede degradarse, especialmente si se conectan a la línea más de 5 dispositivos de banda de voz (es decir, similares a los teléfonos POTS). Una vez que se ha habilitado la función DSL en una línea, la señal DSL está presente en todo el cableado telefónico del edificio, lo que provoca atenuación y eco. Una forma de evitar esto es volver al modelo original e instalar un filtro antes de todas las tomas telefónicas del edificio, excepto la toma a la que se conectará el módem DSL. Dado que esto requiere cambios de cableado por parte del cliente y puede no funcionar en algunos cableados telefónicos domésticos, rara vez se hace. Por lo general, es mucho más fácil instalar filtros en cada toma telefónica que esté en uso.
Las señales DSL pueden degradarse por líneas telefónicas antiguas, protectores de sobretensión, microfiltros mal diseñados, ruido de impulso eléctrico repetitivo y por cables de extensión telefónicos largos. Los cables de extensión telefónicos generalmente están hechos con conductores de cobre multifilamento de calibre pequeño que no mantienen un par trenzado que reduce el ruido. Este tipo de cable es más susceptible a la interferencia electromagnética y tiene más atenuación que los cables de cobre de par trenzado sólido que generalmente se conectan a las tomas telefónicas. Estos efectos son especialmente significativos cuando la línea telefónica del cliente está a más de 4 km del DSLAM en la central telefónica, lo que hace que los niveles de señal sean más bajos en relación con cualquier ruido y atenuación local. Esto tendrá el efecto de reducir las velocidades o causar fallas de conexión. FTTx generalmente no tiene problemas de sobretensión, por ejemplo, causada por rayos .
ADSL define tres capas de "convergencia de transmisión específica del protocolo de transmisión (TPS-TC)": [6]
En instalaciones domésticas, el protocolo de transporte predominante es ATM. Sobre ATM, existen múltiples posibilidades de capas adicionales de protocolos (dos de ellos se abrevian de forma simplificada como " PPPoA " o " PPPoE "), siendo TCP / IP el que proporciona la conexión a Internet .
Medios relacionados con ADSL en Wikimedia Commons