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Una puerta de enlace se usa comúnmente para hacer una conexión ADSL

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 un módem de banda de voz convencional. ADSL difiere 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 (aguas abajo) que hacia atrás (aguas arriba). Los proveedores generalmente comercializan ADSL como un servicio de acceso a Internet principalmente para descargar contenido de Internet, pero no para servir contenido al que acceden otros.

Descripción general

ADSL funciona utilizando el espectro por encima de la banda utilizada por las llamadas telefónicas de voz. Con un filtro DSL, a menudo llamado divisor, las bandas de frecuencia están aisladas, lo que permite usar una sola línea telefónica para servicio ADSL y 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 millas), pero se sabe que supera los 8 kilómetros (5 millas) si el calibre de cable establecido originalmente permite una mayor distribución.

En la central telefónica, la línea generalmente termina en un multiplexor de acceso de 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 el 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.

Hay razones técnicas y de marketing por las que ADSL es en muchos lugares el tipo más común que se ofrece a los usuarios domésticos. En el aspecto técnico, es probable que haya más diafonía 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 tener la transmisión DSLAM 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 optaron por hacer una virtud de la necesidad, por lo tanto, ADSL.

Las razones de marketing para una conexión asimétrica son que, en primer lugar, la mayoría de los usuarios de tráfico de Internet necesitarán menos datos para cargarse que para descargarse. Por ejemplo, en la navegación web normal, un usuario visitará una serie de sitios web y necesitará descargar los datos que componen las páginas web del sitio, imágenes, texto, archivos de sonido, etc. pero solo cargarán 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 justifica que los proveedores de servicios de Internet ofrezcan un servicio más caro dirigido a los usuarios comerciales que alojan sitios web y que, por lo tanto, necesitan un servicio que permita cargar tantos datos como descargar. Las aplicaciones para compartir archivos son una excepción obvia a esta situación. En segundo lugar, los proveedores de servicios de Internet, que buscan 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.

Operación

Actualmente, la mayoría de las comunicaciones ADSL son dúplex completo. La comunicación ADSL dúplex completo generalmente se logra 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 separadas, denominadas bandas aguas arriba y aguas abajo. La banda ascendente se utiliza para la comunicación del usuario final a la oficina central telefónica. La banda descendente se utiliza para comunicarse desde la oficina central al usuario final.

Plan de frecuencias para ADSL Anexo A. El área roja es el rango de frecuencias utilizado por la telefonía vocal normal (RTPC), las áreas verde (aguas arriba) y azul (aguas abajo) se utilizan para ADSL.

Con ADSL desplegado comúnmente sobre POTES (Anexo A), la banda de 26,075 kHz a 137,825 kHz se utiliza para la comunicación ascendente, mientras que 138-1104 kHz se utiliza para la comunicación descendente. Bajo el esquema DMT habitual, cada uno de ellos se divide en canales de frecuencia más pequeños de 4,3125 kHz. Estos canales de frecuencia a veces se denominan contenedores. Durante el entrenamiento inicial para optimizar la calidad y velocidad de transmisión, el módem ADSL prueba cada uno de los contenedores para determinar la relación señal-ruido en la frecuencia de cada contenedor. 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 la relación señal-ruido en frecuencias particulares. Los contenedores para frecuencias que exhiben una relación señal-ruido reducida se utilizarán a una tasa de rendimiento más baja o no se utilizarán en absoluto; esto reduce la capacidad máxima de enlace, pero permite que el módem mantenga una conexión adecuada. El módem DSL hará un plan sobre cómo explotar cada uno de los compartimientos, a veces denominado asignación de «bits por compartimiento». Aquellos contenedores que tienen una buena relación señal-ruido (SNR) se elegirán para transmitir señales elegidas de un mayor número de posibles valores codificados (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 descodificar incorrectamente cuál de ellas estaba previsto en presencia de ruido. Es posible que solo se requiera que los contenedores ruidosos transporten tan solo dos bits, una opción de solo uno de los cuatro patrones posibles, o solo un bit por contenedor en el caso de ADSL2+, y los contenedores muy ruidosos no se usan en absoluto. Si el patrón de ruido frente a las frecuencias que se escuchan en los contenedores cambia, el módem DSL puede alterar las asignaciones de bits por contenedor, en un proceso llamado «bitswap», donde los contenedores que se han vuelto más ruidosos solo se requieren para transportar menos bits y se elegirán otros canales para recibir una carga más alta.

Por lo tanto, la capacidad de transferencia de datos que el módem DSL informa está determinada por el total de las asignaciones de bits por contenedor de todos los contenedores combinados. Las relaciones de señal a ruido más altas y más contenedores en uso brindan una mayor capacidad total de enlace, mientras que las relaciones de señal a ruido más bajas o menos contenedores utilizados brindan una capacidad de enlace baja. La capacidad máxima total derivada de sumar los bits por bin es reportada por módems DSL y a veces se denomina velocidad de sincronización. Esto siempre será bastante engañoso: la verdadera capacidad máxima de enlace para la tasa de transferencia de datos del usuario será significativamente menor porque se transmiten datos adicionales que se denominan sobrecarga de protocolo, siendo comunes cifras reducidas para conexiones PPPoA de alrededor del 84-87 por ciento, como máximo. Además, algunos ISP tendrán políticas de tráfico que limitarán las tasas de transferencia máximas en las redes más allá del intercambio, 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 causar reducción o fluctuación de la velocidad real.

En el modo de velocidad fija, la velocidad de sincronización es 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. En el modo de velocidad variable, los bits por bin se eligen para maximizar la velocidad de sincronización, sujeto a un riesgo de error tolerable. Estas opciones pueden ser conservadoras, donde el módem elige asignar menos bits por bandeja de lo que posiblemente podría, una opción que hace que la conexión sea más lenta, o menos conservadora, en la que se eligen más bits por bandeja, en cuyo caso hay un mayor riesgo de error si las relaciones de señal a ruido futuras se deterioran hasta el punto en que las asignaciones de bits por bandeja elegidas son demasiado altas para hacer frente al mayor ruido presente. Este conservadurismo, que implica la opción de usar menos bits por contenedor como protección contra futuros aumentos de ruido, se reporta como el margen de relación señal-ruido o margen SNR.

La central telefónica puede indicar un margen SNR sugerido al módem DSL del cliente cuando se conecta inicialmente, y el módem puede hacer su plan de asignación de bits por bin en consecuencia. Un alto margen SNR significará un rendimiento máximo reducido, pero una mayor fiabilidad y estabilidad de la conexión. Un margen SNR bajo significará altas velocidades, siempre que el nivel de ruido no aumente demasiado; de lo contrario, la conexión tendrá que ser eliminada y renegociada (resincronada). ADSL2 + puede adaptarse mejor a tales circunstancias, ofreciendo una característica denominada adaptación de velocidad sin interrupciones (SRA), que puede adaptarse a los cambios en la capacidad total de enlace con menos interrupciones en las comunicaciones.

Espectro de frecuencia del módem en línea ADSL

Los proveedores pueden admitir el uso de frecuencias más altas como una extensión propietaria del estándar. Sin embargo, esto requiere que los equipos suministrados por el proveedor coincidan en ambos extremos de la línea y probablemente generen problemas de diafonía que afecten a otras líneas del mismo paquete.

Existe una relación directa entre el número de canales disponibles y la capacidad de rendimiento de la conexión ADSL. La capacidad de datos exacta por canal depende del método de modulación utilizado.

ADSL existía inicialmente en dos versiones (similares a VDSL), a saber, CAP y DMT. CAP era el estándar de facto para implementaciones de ADSL hasta 1996, implementado en el 90 por ciento de las instalaciones de 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.

Interleaving y fastpath

Los ISP (pero los usuarios rara vez, excepto Australia, donde es el predeterminado) tienen la opción de usar interleaving de paquetes para contrarrestar los efectos del ruido de ráfaga en la línea telefónica. Una línea intercalada tiene una profundidad, generalmente de 8 a 64, que describe cuántas palabras de código de Reed–Solomon se acumulan antes de enviarlas. Como todos se pueden enviar juntos, sus códigos de corrección de errores de reenvío se pueden hacer más resistentes. El entrelazado agrega latencia, ya que todos los paquetes tienen que ser recopilados primero (o reemplazados por paquetes vacíos) y, por supuesto, todos toman tiempo para transmitirse. el entrelazado de 8 marcos agrega 5 ms de tiempo de ida y vuelta, mientras que el entrelazado de 64 profundidades agrega 25 ms. Otras profundidades posibles son 16 y 32.

Las conexiones «Fastpath» tienen una profundidad de entrelazado de 1, es decir, se envía un paquete a la vez. Esto tiene una latencia baja, generalmente alrededor de 10 ms (el entrelazado se suma a esto, esto no es mayor que el entrelazado), pero es extremadamente propenso a errores, ya que cualquier explosión de ruido puede eliminar todo el paquete y, por lo tanto, requerir que todo sea retransmitido. Tal ráfaga en un paquete intercalado grande solo deja en blanco parte del paquete, se puede recuperar de la información de corrección de errores en el resto del paquete. Una conexión «fastpath» resultará en una latencia extremadamente alta en una línea pobre, ya que cada paquete tomará muchos reintentos.

Problemas de instalación

La implementación de ADSL en una línea telefónica de servicio telefónico normal existente (POTS) 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 de intrusos). Esto es deseable para el servicio de voz y esencial para una conexión ADSL confiable.

En los primeros días de DSL, la instalación requería que un técnico visitara las instalaciones. Se instaló un divisor o microfiltro cerca del punto de demarcación, desde el cual se instaló 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 equipos e instrucciones al cliente. En lugar de separar la señal DSL en el punto de demarcación, la señal DSL se filtra en cada toma de teléfono mediante el uso de un filtro de paso bajo para voz y un filtro de paso alto para datos, generalmente encerrado en lo que se conoce como microfiltro. Este microfiltro puede ser conectado por un usuario final a cualquier toma de teléfono: no requiere ningún recableado en las instalaciones del cliente.

Comúnmente, los microfiltros son solo filtros de paso bajo, por lo que más allá de ellos, solo las frecuencias bajas (señales de voz) pueden pasar. En la sección de datos, no se utiliza un microfiltro porque los dispositivos digitales que están destinados a extraer datos de la señal DSL, por sí mismos, filtrarán las frecuencias bajas. Los dispositivos telefónicos de voz captarán todo el espectro, por lo que las frecuencias altas, incluida la señal ADSL, se «escucharán» como ruido en los terminales telefónicos, y afectarán y a menudo degradarán el servicio de fax, datáfonos y módems. Desde el punto de vista de los dispositivos DSL, cualquier aceptación de su señal por los dispositivos POTS significa que hay una degradación de la señal DSL a los dispositivos, y esta es la razón central por la que se requieren estos filtros.

Un efecto secundario del cambio al modelo de autoinstalación es que la señal DSL se puede degradar, especialmente si hay más de 5 dispositivos de banda de voz (es decir, dispositivos tipo teléfono POTS) conectados a la línea. Una vez que una línea ha habilitado DSL, la señal DSL está presente en todo el cableado telefónico del edificio, causando atenuación y eco. Una forma de evitar esto es volver al modelo original e instalar un filtro aguas arriba de todas las tomas de teléfono 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 cables telefónicos domésticos, rara vez se hace. Por lo general, es mucho más fácil instalar filtros en cada toma de teléfono que está en uso.

Las señales DSL pueden degradarse por líneas telefónicas más antiguas, protectores contra sobretensiones, microfiltros mal diseñados, ruido de impulsos eléctricos repetitivos y cables de extensión de teléfono largos. Los cables de extensión de teléfono se fabrican típicamente con conductores de cobre de múltiples hilos de calibre pequeño que no mantienen un giro de par que reduce el ruido. Dicho cable es más susceptible a la interferencia electromagnética y tiene más atenuación que los cables de cobre de par trenzado sólido que normalmente se conectan a 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 locales. Esto tendrá el efecto de reducir las velocidades o causar fallas de conexión.

Protocolos de transporte

ADSL define tres capas de» Convergencia de transmisión específica del protocolo de transmisión (TPS-TC)»:

• Módulo de Transporte Síncrono (STM), que permite la transmisión de fotogramas de la Jerarquía Digital Síncrona (SDH)
• Modo de Transferencia Asíncrona (ATM)
• Modo de transferencia de paquetes (a partir de ADSL2, consulte a continuación)

En la instalación en el hogar, el protocolo de transporte predominante es ATM. Además de ATM, hay múltiples posibilidades de capas adicionales de protocolos (dos de ellos se abrevian de manera simplificada como «PPPoA» o «PPPoE»), con el importantísimo TCP/IP en las capas 4 y 3, respectivamente, del modelo OSI que proporciona la conexión a Internet.

Estándares ADSL

Plan de frecuencias para las normas y anexos comunes de ADSL.

Leyenda

POTS / RDSI

Banda de protección

Ascendente

Descendente ADSL, ADSL2, ADSL2+

Descendente solo ADSL2+

Consulte también

• El extensor de bucle ADSL se puede utilizar para ampliar el alcance y la velocidad de los servicios ADSL.
• Distorsión de atenuación
• Acceso a Internet de banda ancha
• Multiplexor de acceso a línea de abonado digital
• Tarifa plana
• Lista de anchos de banda de dispositivos
• Filtro de paso bajo y divisor ADSL.
• Línea de Abonado digital de velocidad adaptable (RADSL)
• Línea de abonado digital de alta velocidad de un solo par (SHDSL)
• Línea de Abonado Digital Simétrica (SDSL)

• los Medios de comunicación relacionados con el ADSL en Wikimedia Commons