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DSL - ADSL

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Charla preparada para la cátedra de "Nuevas Tecnologías WAN" v1.2 - Expuesta el 30/08/2010 en la Universidad Tecnológica Nacional - Facultad Regional Santa Fe (Santa Fe - Argentina). …

Charla preparada para la cátedra de "Nuevas Tecnologías WAN" v1.2 - Expuesta el 30/08/2010 en la Universidad Tecnológica Nacional - Facultad Regional Santa Fe (Santa Fe - Argentina).
Abordamos la tecnología DSL, sus componentes, codificaciones, problemas y variantes. Y profundizamos mas especificamente en la tecnología ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line).

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  • 1. DSL - ADSL<br />Nuevas Tecnologías WAN<br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 2. 0.- Agenda<br />Introducción<br />Que es DSL y como trabaja<br />Arquitectura<br />Técnicas de Modulación<br />Factores Limitantes<br />Tipos de DSL<br />ADSL<br />Ventajas y Desventajas<br />Aplausos y demás honores<br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 3. 1.- Introducción<br />A lo largo de los años, la tecnología para acceder a internet ha cambiado adaptándose a las necesidades de las personas, el principal motivo de cambio de los distintos tipos de accesos a internet ha sido la velocidad de conexión, ya que se necesita una muy buena velocidad si se quieren aprovechar todos los recursos de internet: animaciones, televisión online, realidad virtual, 3D, videoconferencia, etc.<br />Entre las varias tecnologías propuestas, la que tuvo mayor aceptación fue la de digitalizar la conexión analógica ofrecida para el servicio de telefonía, técnica que se conoció como DSL, Digital Subscriber Line o Línea de Abonado Digital.<br />Las compañías del teléfono estaban en una posición ideal para ofrecer los servicios DSL porque ellos poseían el cable de cobre sobre el que DSL opera ya instaurado en los domicilios de los usuarios. <br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 4. 2.- Que es DSL y como trabaja<br />La tecnología  DSL explota la red de acceso de cobre existente, a la que incorpora los equipos correspondientes en ambos extremos con lo que se consigue transformar la línea telefónica en un vínculo de transmisión de datos de alta la velocidad.<br />DSL posibilita la capacidad de transformar casi 700 millones de líneas telefónicas instaladas por todo el mundo en autopistas de datos capaces de transportar voz y datos digitales a hogares y negocios.<br />Todas las tecnologías  DSL se han beneficiado de los avances en la electrónica (aumento de potencia de procesamiento, reducción en el consumo de energía etc).  Aparte de mejoras en la funcionalidad, los módems DSL emplean  técnicas más sofisticadas de  modulación y de codificación, y el uso de chips genera una baja de los costos y  consumo de energía reducido.<br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 5. 2.1.- Arquitectura DSL<br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 6. 2.1.- Arquitectura DSL (Dispositivos)<br />ATU-R (ADSL Terminal Unit-Remote): modem situado en la casa del usuario<br />ATU-C (ADSL Terminal Unit-Central): modem situado enla central local<br />SPLITTER: conjunto de dos filtros. Hay un filtro de paso bajo para evitar la interferencia de señales de ADSL de alta frecuencia y un filtro de paso alto para actuar como una barrera que elimina las señales POTS (PlainOldTelephoneService) de la línea ADSL. Existe un splitter del lado del usuario y otro en la central local.<br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 7. 2.1.- Arquitectura DSL (Splitter)<br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 8. 2.1.- Arquitectura DSL (DSLAM)<br />DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer): es un chasis que agrupa gran número de tarjetas, cada una de las cuales consta de varios módems ATU-C, y que además concentra el tráfico de todos los enlaces ADSL hacia una red WAN.<br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 9. 2.2.- Técnicas de Modulación<br />DTM (DiscreteMultitone)<br />Utiliza FDM (multiplicación por división de frecuencia), y divide el espectro disponible en el bucle local (cerca de 1 MHz) en 256 canales de 4 KHz cada uno.<br />El canal mas bajo se usa para la voz, los siguientes 32 para el tráfico de subida y los canales restantes para bajada.<br />Las características del canal medidas por el módem del usuario son señalizadas al centro telefónico de control donde se negocia el número de bits a transmitir en cada uno de los subcanales para que la probabilidad de error sea menor que una cierta cota.<br />Mas apto en velocidad, compatibilidad espectral, eficiencia de ancho de banda, robustez, performance, consumo de potencia.<br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 10. 2.2.- Técnicas de Modulación<br />CAP (CarrierlessAmplitude and Phase)<br />CAP se basa en una única portadora, y cada símbolo tiene el ancho de banda de transmisión del canal entero, por lo que puede tener problemas de mantenimiento de altas tasas de datos en líneas de transmisión ruidosa.<br />CAP utiliza cancelación de eco para<br />separar el camino ascendente de la trayectoria descendente. <br />La cancelación de eco utiliza sofisticado procesamiento de señal (analógica, digital, o ambos) para separar la señal transmitida (fuerte) de la señal recibida (que sería la más débil), pasando solamente la señal recibida para el demodulador.<br />Comparándolo con una conversación convencional entre personas, esto es análogo a hablar y escuchar al mismo tiempo. <br />Al igual que con DMT, CAP aísla un canal de voz en el extremo inferior del espectro.<br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 11. 2.3.- Factores Limitantes<br />Inconvenientes<br />Intrínseco:<br />Ruido térmico, ecos, reflexiones, atenuación, crosstalk<br />Extrínseco:<br />Ruido impulsivo originado desde fluorescentes, relámpagos, líneas de tensión, motores, máquinas, radio interferencias<br />Limitaciones<br />De capacidad:<br />Predecibles y relativamente fáciles de considerar.<br />Crosstalk, ruido térmico, etc.<br />De performance:<br />Ruidos de naturaleza intermitentes, geográficamente variables e imprevisible.<br />Ruido impulsivo, interferencias de radio frecuencias, etc.<br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 12. 2.3.- Factores Limitantes - Atenuación<br />Pérdida de nivel de potencia en la señal.<br />Las frecuencias altas son mas sensibles a la atenuación, o sea, atenúa su energía mas rápidamente.<br />Se puede mitigar:<br /><ul><li>Con amplificaciones de la señal, lo cual introduce ruido
  • 13. Cable de resistencia mas baja (cables mas gruesos), lo que dificulta su manipulación</li></ul>Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 14. 2.3.- Factores Limitantes - Bridges Taps<br />Extensiones del par no cargadas.<br />Conexión en paralelo a varios puntos de un mismo par de cables.<br />Cuando los técnicos conectan un nuevo abonado, derivan de un par existente y dejan el cable abierto para usos futuros. <br />Esto provoca que la línea quede sin adaptar y que se pueden producir <br />reflexiones que interfieran el correcto funcionamiento de la red.<br />Originan pérdidas e influye en la atenuación total de la línea.<br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 15. 2.3.- Factores Limitantes - Load Coils<br />Es un inductor que colocado a intervalos regulares a lo largo de un circuito telefónico hace que disminuya la atenuación y la  distorsión de retardo del circuito en el rango de las frecuencias vocales, con el consiguiente aumento del alcance de la comunicación.<br />Para el caso de las tecnologías DSL, por las características enunciadas precedentemente, y dado que estos servicios utilizan las frecuencias ubicadas por encima del canal de voz, es imposible su coexistencia en un mismo bucle con bobinas de carga (load coils).<br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 16. 2.3.- Factores Limitantes - Crosstalk<br />La energía transmitida a través de un cable de cobre como una señal modulada irradia energía sobre los pares adyacentes ubicados dentro de la misma cubierta de cable, y a este efecto se lo denomina diafonía. <br />Básicamente, la diafonía es ruido auto-inducido, ya que el crosstalkestimula señales que se combinan con las señales originales deformando la onda originalmente transmitida.<br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 17. 2.3.- Factores Limitantes - Crosstalk<br />NEXT: es la interferencia que aparece en pares adyacentes ubicados en el mismo extremo que la fuente de interferencia. Su nivel es substancialmente independiente de las longitud del cable.<br />FEXT: es la interferencia que aparece en otros pares y en el extremo opuesto a la fuente de interferencia. Su nivel es atenuado por la distancia de viaje y en igual medida que la atenuación de la señal misma si ambos viajan la misma distancia.<br />NEXT afecta los sistemas que transmiten en ambas direcciones a la vez y cuando ocurre su efecto es dominante sobre el FEXT.<br />NEXT es el más fuerte, pero también más fácilmente evitable de los dos efectos de la interferencia. Esto se puede evitar por el uso de los esquemas dúplex que no envían ni reciben en el mismo extremo de la línea en el mismo tiempo y en la misma banda de frecuencia (FDM o TDM).<br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 18. 3.- Tipos de DSL<br />IDSL:<br />Consiste en equipos que dialogan ISDN entre el usuario y la central, pero en este extremo la señal se independiza de PSTN y la info se deriva a una red de datos WAN, por lo tanto no contempla accesos de voz.<br />RADSL:<br />Esta variante de ADSL fue desarrollada para permitir un ajuste automático de la velocidad del enlace en función de las características del mismo, evitando así problemas en la instalación e inclusive la imposibilidad de alcanzar algunos servicios con módems de una única y mayor velocidad, en función de las distancias del bucle y del comportamiento de sus parámetros principales.<br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 19. 3.- Tipos de DSL<br />ADSL G.lite:<br />Variedad del ADSL sin necesidad de utilizar el filtro de línea (splitter). Originalmente e ADSL fue concebido para proveer servicios del tipo de video ondemand, pero luego su foco fue reorientado a suministrar mayores velocidades de acceso a Internet. Es más rápido en el downstream que en el upstream (de allí lo de asimétrico). Puede proveer como mínimo servicios T1 o E1 en el sentido al abonado y 64 kbps hacia la central.<br />Para evitar las interferencias del módem G.Lite sobre los dispositivos del sistema<br />telefónico tradicional (a partir de ahora POTS) el módem G.Lite reducirá su potencia tan pronto como detecte un dispositivos POTS en funcionamiento. Esta disminución de potencia conlleva una descenso de la velocidad de transmisión soportada por el sistema.<br />El procedimiento de reducción drástica de tasa tiene como resultado una<br />interrupción (no hay transmisión de datos) de unos 1.5 segundos, hasta que se adopta la nueva tasa. Esto se lleva a cabo cada vez que se cuelga o descuelga algún elemento de POTS.<br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 20. 3.- Tipos de DSL<br />HDSL (High Bit Rate DSL) ITU G.991.1 <br />Los módems HDSL permiten el establecimiento por un par telefónico de un circuito digital unidireccional de 1,544 Mbps (T1) ó 2,048 Mbps (E1), por lo que para la comunicación bidireccional son necesarios dos pares. En este caso por cada par se transmite y recibe un flujo de 1024Kbps. La distancia máxima entre terminales en que se puede utilizar está entre 3 y 4 km, dependiendo del calibre y estado de los pares de cobre.<br />SDSL (Symmetric DSL):<br />Es una evolución del HDSL sobre un único par de abonado, por lo tanto utiliza un 50% menos de infraestructura física que el HDSL.  SDSL era una de las formas más tempranas de DSL para no requerir líneas telefónicas múltiples.<br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 21. 3.- Tipos de DSL<br />VDSL (Very High DSL) ITU G.993.1:<br />Con el objetivo de extender cada vez más su backbone de fibra óptica, las operadoras tratan de llegar cada vez más cerca del usuario final. Por esta razón han aparecido los proyectos de redes FTTN (FiberToTheNeighborhood), FFTC (FiberToTheCurb) o FTTB (FiberToTheBuilding), combinadas con la reutilización de las líneas de cobre en los últimos doscientos metros. Estos doscientos metros son los más costosos para realizar con FO. Con este objetivo (el de cubrir los últimos doscientos metros), es que fueron desarrolladas las soluciones VDSL. <br />Este servicio, por sus velocidades, es apto para la transmisión de canales de video MPEG 2 y para servicios de HDTV (High DefinitionTelevision). <br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 22. 3.- Tipos de DSL - Comparativa<br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 23. 4.- ADSL - AsymmetricDigital SubscriberLine<br />Es una técnica para la transmisión de datos a gran velocidad sobre el par de cobre. Esta técnica es implementada por muchas empresas telefónicas que ya contaban con el tendido de cables de cobre, con el fin de ocupar un margen de frecuencias mucho más amplio que va desde los 24 KHz hasta los 1104 KHz, aproximadamente, permitiendo el uso simultáneo de canales de voz y datos, pero se necesita que en la central se separen las señales y cada una sea derivada a la red correspondiente.<br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 24. 4.1.- Funcionamiento y características de ADSL<br />Al tratarse de una modulación asimétrica, o sea, en la que se transmiten diferentes caudales en los sentidos Usuario-Red y Red-Usuario, el módem ADSL situado en el extremo del usuario es distinto del ubicado al otro lado del lazo, en la central local. El splitter no es más que un conjunto de dos filtros: uno paso alto y otro paso bajo. La finalidad de estos filtros es la de separar las señales transmitidas, o sea, las señales de baja frecuencia (telefonía) de las de alta frecuencia (ADSL).<br />En la siguiente figura se muestra un enlace ADSL entre un usuario y la central local de la que depende. En dicha figura se observa que además de los módems situados en el domicilio del usuario (ATU-R o ADSL Terminal Unit-Remote) y en la central (ATU-C o ADSL Terminal Unit-Central<br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 25. 4.2.- Componentes ADSL<br />Los componentes básicos para ADSL son (al igual que para DSL):<br />ATU-R (ADSL Terminal Unit-Remote)<br />ATU-C (ADSL Terminal Unit-Central)<br />SPLITTER<br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 26. 4.3.- DSLAM (DSL Access Multiplexer) (ATU-C)<br />Es la piedra angular de las tecnologías DSL en el lado de la Central. Concentra el tráfico de datos de múltiples enlaces DSL para su vinculación con el resto de la red.<br />Combina los flujos de bits procedentes de los distintos usuarios procedentes en el sentido upstream por un lado, y por el otro divide el volumen de datos procedente de las redes IP y/o ATM, en el sentido downstream, derivándolo en canales a los distintos usuarios, tal como lo hace un multiplexor. Pueden incorporar QoS y modelado de tráfico.<br />El DSLAM provee soporte para servicios basados en paquetes, celdas y/o circuitos a través de la concentración de líneas DSL sobre salidas 10 Base –T, 100 Base –T, T1/E1, T3/E3, o ATM.<br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 27. 4.4.- DSL Módem/Routers (ATU-R) <br />Los terminales de usuario DSL deben tener un alto grado de facilidad de administración por parte de los proveedores de servicio, y entre sus características deben a menudo incluir:<br />DSL Módem/Routersson los equipos en el lado del abonado. Básicamente, la conexión en el usuario es 10 Base – T, V.35, ATM o T1/E1, a veces también puede ser USB, IEEE 1934 (Firewire). También suelen estar diseñados para soportar ports adicionales, como ser conectores RJ11 para servicios de voz, o interfaces de red inalámbricas como la 802.11 Ethernet Inalámbrica.<br />Capacidad para suministrar administración de estadísticas de las Capas 1 y 2, como por ejemplo relación señal / ruido.-<br />Capacidad para upgrades o modificaciones de software remotas,<br />Dispositivos que permitan un monitoreo de performance y visibilidad extremo-extremo, para rápida detección de fallas, aislación y corrección.<br />Capacidad para suministrar estadísticas de capa 3, como conteo de paquetes.<br />Dispositivos que permitan una completa administración por parte del proveedor de servicios, sin necesidad de personal en sitio.<br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 28. 4.5.- Modulación en ADSL<br />La técnica de modulación usada es la misma tanto en el ATU-R como en el ATU-C. La única diferencia consiste en que el ATU-C dispone de hasta 256 subportadoras, mientras que el ATU-R sólo puede disponer como máximo de 32.<br />La separación de los trayectos en ADSL se efectúa por Multiplexación por División en Frecuencias (FDM) o por Cancelación de Eco (CAP).<br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 29. 4.6.- Modelo para ofrecer servicios<br />El ADSL Forum ha propuesto distintos modelos para ofrecer servicios, teniendo en cuenta las distintas alternativas de transporte en cada enlace de la conexión, los que se muestran en la siguiente figura. Pero dado que el ADSL se concibió como una solución de acceso de banda ancha, se pensó en el envío de la información en forma de células ATM sobre los enlaces ADSL.<br />La solución que se ha impuesto ha sido el envío de celdas ATM sobre el enlace ADSL (entre el ATU-R y el ATU-C situado en el DSLAM). Por lo tanto, de los seis modelos que propone el ADSL Forum, mostrados en la Figura 10, los más comunes son los dos últimos.<br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 30. 4.7.- Encapsulado de datos<br />Teniendo en cuenta que la mayoría de las aplicaciones ejecutadas por el usuario, están basadas en TCP/IP, para el acceso a Internet, se hace necesario establecer un mecanismo de encapsulado del protocolo IP sobre ATM.<br />Existen varias opciones para lograr tal propósito. Una opción aceptable es el encapsulado de IP sobre ATM según la RFC 1483 del IETF<br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 31. 4.8.- Distintas encapsulaciones sobre ADSL<br />La RFC 1483 describe dos métodos para el transporte de tráfico sin conexión sobre ATM AAL5<br />Modalidad Routing: Permite multiplexación de múltiples protocolos sobre un único VC ATM.<br />El protocolo encapsulado se identifica precediendo a la PDU de un encabezado IEEE 802.2 LLC. Se conoce como Encapsulado LLC.<br />Modalidad Bridging: Cada protocolo es transportado sobre un VC separado, y ejecuta multiplexación basada en los VC. <br />Se conoce como Multiplexación de VCs. En ella los puntos finales de la conexión AAL son entidades de protocolo de capa 3, por lo que un VC llevará solamente un protocolo.<br />Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 32. 5.- Ventajas y Desventajas<br />Ventajas<br />Desventajas<br /><ul><li>Se aprovecha una infraestructura ya desplegada, por lo que los tiempos de implantación de los servicios sobre la nueva modalidad de acceso se acortan
  • 33. Gran ancho de banda en el acceso
  • 34. Este ancho de banda está disponible de forma permanente
  • 35. El acceso es sobre un medio no compartido, y por tanto, intrínsecamente seguro
  • 36. No existen riesgos de colapso en la red conmutada
  • 37. No hace falta acondicionar toda una central, es suficiente instalar el servicio solo en aquellas líneas de los clientes que lo requieran.
  • 38. No todas las líneas pueden ofrecer este servicio (por ejemplo las que se encuentren en muy mal estado o a mucha distancia de la central)
  • 39. La (mala) calidad del cableado en el domicilio del usuario puede afectar negativamente el funcionamiento del sistema.</li></ul>Inalbon – Rosset - Valle<br />
  • 40. Preguntas?TheEnd!<br />Inalbon – Rosset - Valle<br />

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