La línea de abonado digital ( DSL ; originalmente bucle de abonado digital ) es una familia de tecnologías que se utilizan para transmitir datos digitales a través de líneas telefónicas . [1] En marketing de telecomunicaciones, el término DSL se entiende ampliamente como línea de abonado digital asimétrica (ADSL), la tecnología DSL más comúnmente instalada, para acceso a Internet .
El servicio DSL se puede brindar simultáneamente con el servicio telefónico por cable en la misma línea telefónica, ya que DSL utiliza bandas de frecuencia más altas para los datos. En las instalaciones del cliente, un filtro DSL en cada toma que no sea DSL bloquea cualquier interferencia de alta frecuencia para permitir el uso simultáneo de los servicios de voz y DSL.
La velocidad de bits de los servicios DSL de consumo suele oscilar entre 256 kbit/s y más de 100 Mbit/s en dirección al cliente ( aguas abajo ), dependiendo de la tecnología DSL, las condiciones de la línea y la implementación del nivel de servicio. Se han alcanzado tasas de bits de 1 Gbit/s . [2]
En ADSL, el rendimiento de datos en dirección ascendente (la dirección al proveedor de servicios) es menor, de ahí la designación de servicio asimétrico . En los servicios de línea de abonado digital simétrica (SDSL), las velocidades de datos descendentes y ascendentes son iguales. Los investigadores de Bell Labs han alcanzado velocidades superiores a 1 Gbit/s para servicios de acceso de banda ancha simétricos utilizando líneas telefónicas de cobre tradicionales, aunque dichas velocidades aún no se han implementado en otros lugares. [3] [4]
Inicialmente se pensó que no era posible operar una línea telefónica convencional más allá de los límites de baja velocidad (normalmente por debajo de 9600 bit/s). En la década de 1950, el cable telefónico de par trenzado ordinario solía transportar señales de televisión [ ambiguas ] de cuatro megahercios (MHz) entre los estudios, lo que sugiere que tales líneas permitirían transmitir muchos megabits por segundo. Uno de esos circuitos en el Reino Unido recorría unas 10 millas (16 km) entre los estudios de la BBC en Newcastle-upon-Tyne y la estación transmisora de Pontop Pike . Sin embargo, estos cables tenían otras deficiencias además del ruido gaussiano , lo que impedía que tales velocidades se volvieran prácticas en el campo. En la década de 1980 se desarrollaron técnicas de comunicaciones de banda ancha que permitieron ampliar enormemente el límite. En 1979 se presentó una patente para el uso de cables telefónicos existentes tanto para teléfonos como para terminales de datos que estaban conectados a una computadora remota a través de un sistema de soporte de datos digital. [5]
La motivación para la tecnología de línea de abonado digital fue la especificación de la Red Digital de Servicios Integrados (RDSI) propuesta en 1984 por el CCITT (ahora UIT-T ) como parte de la Recomendación I.120, que luego se reutilizó como línea de abonado digital RDSI (IDSL). Los empleados de Bellcore (ahora Telcordia Technologies ) desarrollaron una línea de abonado digital asimétrica (ADSL) colocando señales digitales de banda ancha en frecuencias por encima de la señal de voz analógica de banda base existente transmitida por cableado de par trenzado convencional entre centrales telefónicas y clientes. [6] AT&T Bell Labs presentó una patente sobre el concepto básico de DSL en 1988. [7]
La contribución de Joseph W. Lechleider al DSL fue su idea de que una disposición asimétrica ofrecía más del doble de capacidad de ancho de banda que el DSL simétrico. [8] Esto permitió a los proveedores de servicios de Internet ofrecer un servicio eficiente a los consumidores, quienes se beneficiaron enormemente de la capacidad de descargar grandes cantidades de datos pero rara vez necesitaron cargar cantidades comparables. ADSL admite dos modos de transporte: canal rápido y canal entrelazado . Se prefiere el canal rápido para la transmisión multimedia , donde una caída ocasional de un bit es aceptable, pero los retrasos lo son menos. El canal entrelazado funciona mejor para transferencias de archivos, donde los datos entregados deben estar libres de errores pero la latencia (retraso de tiempo) incurrida por la retransmisión de paquetes que contienen errores es aceptable.
El ADSL orientado al consumidor fue diseñado para operar en líneas existentes ya acondicionadas para servicios RDSI de Interfaz de Tarifa Básica . Los ingenieros desarrollaron instalaciones DSL de alta velocidad, como una línea de abonado digital de alta velocidad binaria (HDSL) y una línea de abonado digital simétrica (SDSL), para suministrar servicios tradicionales de Señal Digital 1 (DS1) a través de instalaciones de par de cobre estándar.
Los estándares ADSL más antiguos entregaban 8 Mbit/s al cliente en aproximadamente 2 km (1,2 millas) de cable de cobre de par trenzado sin blindaje . Las variantes más nuevas mejoraron estas tasas. Las distancias superiores a 2 km (1,2 millas) reducen significativamente el ancho de banda utilizable en los cables, reduciendo así la velocidad de datos. Pero los extensores de bucle ADSL aumentan estas distancias repitiendo la señal, lo que permite al operador de telefonía local (LEC) ofrecer velocidades DSL a cualquier distancia. [9]
Hasta finales de los años 1990, el coste de los procesadores de señales digitales para DSL era prohibitivo. Todos los tipos de DSL emplean algoritmos de procesamiento de señales digitales altamente complejos para superar las limitaciones inherentes de los cables de par trenzado existentes. Debido a los avances de la tecnología de integración a muy gran escala (VLSI), el costo del equipo asociado con una implementación DSL se redujo significativamente. Los dos equipos principales son un multiplexor de acceso a línea de abonado digital (DSLAM) en un extremo y un módem DSL en el otro extremo.
Se puede implementar una conexión DSL a través del cable existente. Este despliegue, incluso incluyendo el equipo, es mucho más económico que instalar un nuevo cable de fibra óptica de gran ancho de banda en la misma ruta y distancia. Esto es válido tanto para las variantes ADSL como SDSL. El éxito comercial de DSL y tecnologías similares refleja en gran medida los avances realizados en la electrónica a lo largo de décadas, que han aumentado el rendimiento y reducido los costos, incluso cuando cavar zanjas en el suelo para nuevos cables (cobre o fibra óptica) sigue siendo costoso.
Estas ventajas hicieron de ADSL una mejor propuesta para los clientes que requieren acceso a Internet que el acceso telefónico con medidor, al mismo tiempo que permitían recibir llamadas de voz al mismo tiempo que una conexión de datos. Las compañías telefónicas también se vieron presionadas para pasar al ADSL debido a la competencia de las compañías de cable, que utilizan la tecnología de módem por cable DOCSIS para alcanzar velocidades similares. La demanda de aplicaciones de gran ancho de banda, como vídeo y uso compartido de archivos, también contribuyó a la popularidad de la tecnología ADSL. Algunas de las primeras pruebas de campo para DSL se llevaron a cabo en 1996. [10]
Los primeros servicios DSL requerían un circuito seco dedicado , pero cuando la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) de EE. UU. exigió a los operadores tradicionales de intercambio local (ILEC) que arrendaran sus líneas a proveedores de servicios DSL competidores, la línea DSL compartida estuvo disponible. También conocida como DSL sobre elemento de red desagregada , esta desagregación de servicios permite a un solo suscriptor recibir dos servicios separados de dos proveedores distintos en un par de cables. El equipo del proveedor de servicios DSL está ubicado en la misma central telefónica que el de ILEC que suministra el servicio de voz preexistente del cliente. El circuito del suscriptor se recablea para interactuar con el hardware suministrado por ILEC que combina una frecuencia DSL y señales POTS en un solo par de cobre.
Desde 1999, algunos ISP comenzaron a ofrecer microfiltros, que se instalaban en interiores y realizaban la misma función que los divisores DSL instalados en exteriores, que era separar las frecuencias ADSL de las frecuencias POTS utilizadas para las llamadas telefónicas. [11] [12] Estos filtros surgieron del deseo de hacer posible la autoinstalación del servicio DSL y eliminar los primeros divisores DSL exteriores que se instalaban en o cerca del punto de demarcación entre el cliente y el ISP. [13]
En 2012, algunos operadores de Estados Unidos informaron que los terminales remotos DSL con backhaul de fibra estaban reemplazando a los sistemas ADSL más antiguos. [14]
Los teléfonos están conectados a la central telefónica a través de un bucle local , que es un par físico de cables. Originalmente, el bucle local estaba destinado principalmente a la transmisión de voz, abarcando un rango de frecuencia de audio de 300 a 3400 hercios ( ancho de banda comercial ). Sin embargo, a medida que las troncales de larga distancia se fueron convirtiendo gradualmente de funcionamiento analógico a digital, se impuso la idea de poder pasar datos a través del bucle local (utilizando frecuencias por encima de la banda vocal), lo que finalmente condujo al DSL.
El bucle local que conecta la central telefónica con la mayoría de los suscriptores tiene la capacidad de transportar frecuencias mucho más allá del límite superior de 3400 Hz de POTS . Dependiendo de la longitud y la calidad del bucle, el límite superior puede ser de decenas de megahercios. DSL aprovecha este ancho de banda no utilizado del bucle local creando canales de 4312,5 Hz de ancho que comienzan entre 10 y 100 kHz, dependiendo de cómo esté configurado el sistema. La asignación de canales continúa a frecuencias más altas (hasta 1,1 MHz para ADSL) hasta que los nuevos canales se consideren inutilizables. Se evalúa la usabilidad de cada canal de la misma manera que lo haría un módem analógico en una conexión POTS. Más canales utilizables equivalen a más ancho de banda disponible, razón por la cual la distancia y la calidad de la línea son un factor (las frecuencias más altas utilizadas por DSL viajan solo distancias cortas).
Luego, el conjunto de canales utilizables se divide en dos bandas de frecuencia diferentes para el tráfico ascendente y descendente , según una proporción preconfigurada. Esta segregación reduce la interferencia. Una vez que se han establecido los grupos de canales, los canales individuales se unen en un par de circuitos virtuales, uno en cada dirección. Al igual que los módems analógicos, los transceptores DSL monitorean constantemente la calidad de cada canal y los agregarán o eliminarán del servicio dependiendo de si son utilizables. Una vez establecidos los circuitos ascendentes y descendentes, un suscriptor puede conectarse a un servicio como un proveedor de servicios de Internet u otros servicios de red, como una red MPLS corporativa .
La tecnología subyacente de transporte a través de instalaciones DSL utiliza la modulación de ondas portadoras de alta frecuencia , una transmisión de señal analógica. Un circuito DSL termina en cada extremo en un módem que modula patrones de bits en ciertos impulsos de alta frecuencia para su transmisión al módem opuesto. Las señales recibidas desde el módem del extremo lejano se demodulan para producir un patrón de bits correspondiente que el módem transmite, en forma digital, a su equipo interconectado, como una computadora, un enrutador, un conmutador, etc.
A diferencia de los módems de acceso telefónico tradicionales, que modulan bits en señales en la banda base de audio de 300 a 3400 Hz, los módems DSL modulan frecuencias desde 4000 Hz hasta 4 MHz. Esta separación de bandas de frecuencia permite que el servicio DSL y el servicio telefónico antiguo (POTS) coexistan en los mismos cables, conocidos como cables de calidad de voz. [15] En el extremo del circuito del suscriptor, se instalan filtros DSL en línea en cada teléfono para pasar las frecuencias de voz pero filtrar las señales de alta frecuencia que de otro modo se escucharían como un silbido. Además, los elementos no lineales del teléfono podrían generar intermodulación audible y afectar el funcionamiento del módem de datos en ausencia de estos filtros de paso bajo . Las modulaciones DSL y RADSL no utilizan la banda de frecuencia de voz, por lo que se incorporan filtros de paso alto en los circuitos de los módems DSL para filtrar las frecuencias de voz.
Debido a que DSL opera por encima del límite de voz de 3,4 kHz, no puede pasar a través de una bobina de carga , que es una bobina inductiva diseñada para contrarrestar la pérdida causada por la capacitancia en derivación (capacitancia entre los dos cables del par trenzado). Las bobinas de carga suelen colocarse a intervalos regulares en las líneas POTS. El servicio de voz no puede mantenerse más allá de cierta distancia sin dichas bobinas. Por lo tanto, algunas áreas que están dentro del alcance del servicio DSL quedan descalificadas de elegibilidad debido a la ubicación de la bobina de carga. Debido a esto, las compañías telefónicas se esfuerzan por eliminar las bobinas de carga de los bucles de cobre que pueden funcionar sin ellas. Las líneas más largas que las requieran se pueden sustituir por fibra hasta el vecindario o nodo ( FTTN ).
La mayoría de las implementaciones DSL residenciales y de pequeñas oficinas reservan frecuencias bajas para POTS, de modo que (con filtros y/o divisores adecuados) el servicio de voz existente continúe funcionando independientemente del servicio DSL. Por lo tanto, las comunicaciones basadas en POTS, incluidas máquinas de fax y módems de acceso telefónico , pueden compartir los cables con DSL. Sólo un módem DSL puede utilizar la línea de abonado a la vez. La forma estándar de permitir que varias computadoras compartan una conexión DSL utiliza un enrutador que establece una conexión entre el módem DSL y una red Ethernet , powerline o Wi-Fi local en las instalaciones del cliente.
Los fundamentos teóricos del DSL, como gran parte de la tecnología de la comunicación , se remontan al artículo fundamental de Claude Shannon de 1948, " Una teoría matemática de la comunicación ". Generalmente, las transmisiones con velocidades de bits más altas requieren una banda de frecuencia más amplia, aunque la relación entre la velocidad de bits y la velocidad de símbolos y, por lo tanto, con el ancho de banda, no es lineal debido a innovaciones significativas en el procesamiento de señales digitales y los métodos de modulación digital .
Naked DSL es una forma de proporcionar únicamente servicios DSL a través de un bucle local . Es útil cuando el cliente no necesita el servicio de voz de telefonía tradicional porque el servicio de voz se recibe además de los servicios DSL (normalmente VoIP ) o a través de otra red (por ejemplo, telefonía móvil ). También se le llama comúnmente elemento de red desagregado (UNE) en los Estados Unidos; en Australia se le conoce como bucle local incondicionado (ULL); [16] en Bélgica se le conoce como "cobre en bruto" y en el Reino Unido se le conoce como Single Order GEA (SoGEA). [17]
Comenzó a regresar a los Estados Unidos en 2004 cuando Qwest comenzó a ofrecerlo, seguido de cerca por Speakeasy . Como resultado de la fusión de AT&T con SBC , [18] y de la fusión de Verizon con MCI , [19] dichas compañías telefónicas tienen la obligación de ofrecer DSL desnudo a los consumidores.
Del lado del cliente, se conecta un módem DSL a una línea telefónica. La compañía telefónica conecta el otro extremo de la línea a un DSLAM , que concentra un gran número de conexiones DSL individuales en una única caja. El DSLAM no puede ubicarse demasiado lejos del cliente debido a la atenuación entre el DSLAM y el módem DSL del usuario. Es común que algunos bloques residenciales estén conectados a un DSLAM.
La figura de arriba es un esquema de una conexión DSL simple (en azul). El lado derecho muestra un DSLAM que reside en la central telefónica de la compañía telefónica. El lado izquierdo muestra el equipo de las instalaciones del cliente con un enrutador opcional. El enrutador administra una red de área local que conecta PC y otros dispositivos locales. El cliente puede optar por un módem que contenga tanto un enrutador como acceso inalámbrico. Esta opción (dentro de la burbuja discontinua) suele simplificar la conexión.
En la central, un multiplexor de acceso a línea de abonado digital (DSLAM) termina los circuitos DSL y los agrega, donde se transfieren a otros transportes de red. El DSLAM finaliza todas las conexiones y recupera la información digital original. En el caso del ADSL, la componente de voz también se separa en este paso, ya sea mediante un filtro o divisor integrado en el DSLAM o mediante un equipo de filtrado especializado instalado antes del mismo. [20] Las bobinas de carga de las líneas telefónicas, utilizadas para ampliar su alcance en zonas rurales, deben retirarse para permitir el funcionamiento del DSL, ya que sólo permiten que frecuencias de hasta 4000 Hz pasen a través de los cables telefónicos. [21] [22] [23]
El extremo del cliente de la conexión consta de un módem DSL . Esto convierte datos entre las señales digitales utilizadas por las computadoras y la señal de voltaje analógica de un rango de frecuencia adecuado que luego se aplica a la línea telefónica.
En algunas variaciones de DSL (por ejemplo, HDSL ), el módem se conecta directamente a la computadora a través de una interfaz en serie, utilizando protocolos como Ethernet o V.35 . En otros casos (particularmente ADSL), es común que el equipo del cliente esté integrado con funcionalidades de nivel superior, como enrutamiento, firewall u otro hardware y software específico de la aplicación. En este caso, el equipo se denomina puerta de enlace.
La mayoría de las tecnologías DSL requieren la instalación de filtros DSL adecuados en las instalaciones del cliente para separar la señal DSL de la señal de voz de baja frecuencia. La separación puede realizarse bien en el punto de demarcación , o mediante filtros instalados en las tomas telefónicas del interior de las instalaciones del cliente. Es posible que una puerta de enlace DSL integre el filtro y permita que los teléfonos se conecten a través de la puerta de enlace.
Las puertas de enlace DSL modernas suelen integrar enrutamiento y otras funciones. El sistema arranca, sincroniza la conexión DSL y finalmente establece los servicios IP de Internet y la conexión entre la red local y el proveedor de servicios, utilizando protocolos como DHCP o PPPoE .
Muchas tecnologías DSL implementan una capa de modo de transferencia asíncrona (ATM) sobre la capa de flujo de bits de bajo nivel para permitir la adaptación de varias tecnologías diferentes a través del mismo enlace.
Las implementaciones DSL pueden crear redes puenteadas o enrutadas . En una configuración en puente, el grupo de computadoras suscriptores se conecta efectivamente a una única subred . Las primeras implementaciones utilizaban DHCP para proporcionar la dirección IP al equipo del suscriptor, con autenticación a través de una dirección MAC o un nombre de host asignado . Las implementaciones posteriores suelen utilizar el protocolo punto a punto (PPP) para autenticarse con un ID de usuario y una contraseña.
Los métodos de transmisión varían según el mercado, la región, el operador y el equipo.
Las tecnologías DSL (a veces resumidas colectivamente como xDSL ) incluyen:
Las limitaciones en la longitud de la línea desde la central telefónica hasta el abonado imponen límites severos a las velocidades de transmisión de datos. Tecnologías como VDSL proporcionan enlaces de muy alta velocidad pero de corto alcance. VDSL se utiliza como método para ofrecer servicios triple play (normalmente implementados en arquitecturas de red de fibra hasta la acera ).
Terabit DSL, es una tecnología que propone el uso del espacio entre los dieléctricos (aislantes) de líneas de par trenzado de cobre en cables telefónicos, como guías de ondas para señales de 300 GHz que pueden ofrecer velocidades de hasta 1 terabit por segundo a distancias de hasta 100 metros, 100 gigabits por segundo para 300 metros y 10 gigabits por segundo para 500 metros. [34] [35] El primer experimento se llevó a cabo con líneas de cobre paralelas entre sí, y no torcidas, dentro de un tubo de metal destinado a simular el blindaje metálico de grandes cables telefónicos. [36] [37]
{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)