Una de las ventajas
más notables de la tecnología ADSL es su grado de normalización y su
interoperabilidad. El ITU-T recoge esta normalización en su recomendación
G.992.1 para ADSL DMT, y G.992.2 para el denominado ADSL-lite, variante de
menos caudal, pero con la ventaja de no utilizar splitter en casa del abonado
(sistema microfiltros). En mayo de 2002 se han consensuado una evolución de
estas normas, conocidas de forma genérica como ADSL2: G.992.3 y G.992.4 que
introducen mejoras en las normas anteriores derivadas de la experiencia
obtenida con los despliegues realizados. Las mejoras son en las pruebas de
interoperabilidad, señales y mensajes de iniciación de comunicación, en
prestaciones de alcance/caudal, en obtención de bajos consumos, posibilidad de
usar todo el espectro para el transporte de la señal digital, desde 0 Hz (All
digital mode, en aquellas aplicaciones en que no se requiera servicio
telefónico simultáneo), posibilidad de usar varios pares simultáneamente: 32
Mbps sobre 4 pares, 24 Mbps sobre 3 pares, 16 Mbps sobre 2 pares( Inverse
Multiplex bonding) y una capa de convergencia para transportar directamente
Ethernet sobre ADSL.
Una característica
importante de esta técnica es que comparte del espectro con la telefonía o la
transmisión RDSI sobre el mismo par, permitiendo el empleo simultáneo del par
de cobre para la conversación telefónica y la transmisión de datos colocando un
splitter (filtro separador de bandas) o microfiltro en la residencia del
cliente. Esta capacidad es uno de los factores, además de la velocidad por
supuesto, que hace esta técnica tan atractiva, ya que permite tener un acceso
permanente a Internet, esto último favorecido además por el esquema de tarifa
plana, sin necesidad de contratar una línea adicional, o tener que cambiar los
aparatos telefónicos, y es un factor diferencial con las técnicas HDSL y SHDSL
.
ADSL es un sistema
asimétrico, de mayor velocidad en la dirección red usuario, que en la dirección
usuario red. Para conseguir las velocidades especificadas, y tener la capacidad
simétrica, es necesario el empleo de modulaciones o códigos de línea de alta
capacidad eficiencia. ADSL emplea dos tipos de estándares de codificación los
de portadora simple CAP y los de portadora múltiple DMT. Estos últimos son
superiores a los CAP, al alcanzar mayores tasas de velocidad con mayor
eficiencia espectral, que se traduce en más alcance para la misma velocidad, o
más velocidad para el mismo alcance.
La sección física de ADSL se
refiere esencialmente al modem. Independientemente de la técnica
de modulación utilizada,
todos los modems ADSL responden al esquema de la siguiente figura.
El modulador crea una
representación digital de una señal, modulada por una combinación
particular de bits de datos
transmitidos durante un intervalo de tiempo dado (la inversa de la tasa
de información). El
convertidor D/A transforma la representación digital en analógica , la filtra y
la amplifica a los niveles
consistentes con los requerimientos de potencia de las líneas telefónicas.
La sección receptora realiza
el proceso inverso, pero debe ecualizar la línea para normalizar los
niveles de señal antes de
proceder con la demodulación.
La Modulación
Existen diversas formas de
alterar una señal portadora de alta frecuencia para generar una onda modulada
Al momento existen varias
técnicas de modulación ó códigos de línea. La primera, DMT (Discrete
Multitone), divide la línea
en una cierta cantidad de pequeños canales y modula cada uno basado
en la capacidad que tiene
esa frecuencia sobre una línea dada. El grupo T1E1.4 de ANSI ha
desarrollado un estándar de
ADSL para DMT, que se denomina T1.413.
Existen otros dos códigos
alternativos que no han ganado el mercado a pesar de que su desarrollo es
anterior. Ambos utilizan
técnicas de modulación de portadora única, QAM (Quadrature Amplitude
Modulation), es el código
que da origen a todos los códigos para ADSL y CAP (Carrierless
Amplitude-Phase Modulation),
una variante de QAM con la misma implementación y beneficios
de flexibilidad que presenta
QAM.
Existió un debate entre los
estándares de código de líneas para ADSL:
· CAP (Carrierless Amplitude Modulation)
· DMT
(Discrete Multitone)
DMT ha sido estandarizado
por ANSI,
en general los primeros productos adoptaron CAP pero
DMT terminó ganando el
mercado. La mayor ventaja de DMT es su bajo costo aunque ambos métodos
tienen sus ventajas.
Modulación de portadora
única (CAP)
CAP es una técnica de
modulación de portadora única que utiliza 3 rangos de frecuencia, 900 KHz
para el canal downstream, 75
KHz para el canal upstream y 4 KHz para servicio telefónico. CAP
toma los canales de datos y
los trata como un gran troncal en el cual ubica los datos. El código
generador para ADSL es QAM.
De los diversos esquemas de modulación conocidos, QAM es el
que reúne las
características óptimas de eficiencia de ancho de banda, performance en
presencia de
ruido.
Los primeros sistemas CAP
para ADSL fueron desarrollados por BELLCORE con tasas de canal
de downstream de 1.5 Mbps y
upstream de 64 Kbps. Los últimos sistemas CAP propuestos son de
tasa adaptativa, es decir
desde 640 Kbps a 8192 Kbps en dirección downstream y desde 272 Kbps
a 1088 Kbps en dirección
upstream.
Para mantener una proporción
razonable entre los canales, las implementaciones de sistemas CAP
utilizan 5 velocidades de
datos en el canal downstream con 5 portadoras diferentes y
constelaciones de 8 símbolos
(3 bits/símbolo) a 256 símbolos (8bits/símbolo).
El módem en la inicialización
determina qué combinación provee la mejor tasa para una línea en
particular y da de alta el
sistema.
Modulación Multiportadora
Como su nombre lo indica,
este tipo de modulación divide el canal de datos en 256 canales ó
portadoras de ancho de banda
muy angosto y selecciona los mejores para transmitir los datos sobre
cada uno. Cada una de estas
portadoras transmite una pequeña fracción de la información total, ó
sea cada uno de estos
subcanales son modulados independientemente (se requiere la ortogonalidad
entre todos ellos).
DMT utiliza FDM (Frequency
Division Multiplexing), divide el ancho de banda en 256 canales de
4 KHz y donde cada canal se
codifica de 0 - 15 bits/símbolo utilizando codificación TCM (Trellis
Coded Modulation). Las
portadoras están espaciadas con intervalos de 4.3125 kHz, los subcanales
downstream son 249 en el
rango de frecuencias de 26 kHz a 1.1 MHz, mientras que los subcanales
upstream son 25 canales que
se ubican en el rango de 26 kHz a 133.8 kHz. Se utiliza cancelació n
de eco para habilitar la
operación full duplex sobre el rango de frecuencias superpuestas. A bajas
frecuencias, donde
generalmente la atenuación es baja y la relación señal a ruido (SNR) es alta,
las
subportadoras transmiten
hasta 10 bps/Hz ó más. La relación SNR en la línea es analizada durante
la inicialización, y las
velocidades de los canales y potencias son seteadas de acuerdo a las fuentes
de ruido presentes.
La desventaja del cancelador
de eco está en la dificultad de asegurar niveles aceptables de NEXT
(Near End Crosstalk) en la
Oficina Central del prestador. La alternativa es usar modems FDM
ADSL donde se separan los
subcanales upstream entre 26 – 134 kHz y se ubican los downstream
desde 138 kHz hasta 1.104
MHz. La desventaja de esto es la limitación del ancho de banda entre
los subcanales. Muchos de
los modems ADSL que utilizan modulación DMT pueden ser
configurados para operar
como modems FDM.
Teóricamente DMT podría
transmitir 15.36 Mbps sobre una línea de longitud cero.
La implementación real sobre
líneas reales utiliza ecualizadores adaptativos para compensar las
variaciones en la atenuación
de la línea. DMT distribuye los datos sobre todos los canales de
acuerdo a la relación señal
a ruido en cada uno.
La figura muestra el proceso
de adaptación.
Durante la inicialización un
módem DMT mide la SNR de cada canal. La señal POTS se remueve
con un splitter, que separa
las señales por debajo y por encima de los 25 KHz. El promedio
requerido de relació n señal
a ruido SNR, para una tasa de error de bit BER de 10-7 es de 21.4 dB
para 16 QAM.
Un FDM (Frequency División
Multiplexer) separa el ancho de banda necesario para el canal
upstream. En el extremo
superior de la banda, en la zona de altas frecuencias la atenuación puede
ser severa y los flancos
posteriores de los pulsos pueden crear zonas nulas en la curva de
atenuación.
Para una tasa de datos dada,
DMT separa los datos en grupos grandes (1500 bits para 6 Mbps) y
los distribuye sobre todos
los canales que estén disponibles de tal manera que el margen en cada
canal es el mismo.
Como se ve en la figura
anterior los primeros canales no llevan datos, van aumentando la cantidad
de bits/símbolo hasta 15
bits/símbolo como máximo para luego caer en unos pocos bits/símbolo
como lo indica la curva de
relación Señal a Ruido.
DMT optimiza el uso de la
línea haciendo óptimo el uso de cada subcanal. Los canales son muy
angostos por lo cual se hace
necesario una ecualización extra.
En el modo de tasa fija, DMT
carga datos en cada canal de tal manera que la suma de todos ellos
iguale a la tasa de entrada
a menos que el margen de SNR por canal caiga por debajo de un umbral
pre-seteado, en cuyo caso el
modem no iniciará la comunicación. Esto significa que la mayoría de
las líneas deberán tener
márgenes superiores al umbral.
En el modo adaptativo, el
modem levanta la velocidad de datos basados en la cantidad de bits que
puede ubicar en cada canal a
un margen preseteado.
La adaptación de la tasa de
comunicación es simple para DMT. El protocolo de inicialización debe
determinar el margen en cada
canal. Sólo toma una pequeña trama para ajustar la tasa computada a
la tasa real. Por lo tanto
DMT puede adaptar la tasa en incrementos de 32 Kbps ó puede transmitir
en una tasa arbitrariamente
baja como 32 Kbps si fuese necesario.
Existe un estándar, T1E1.4
(ANSI) que en 1993 elige DMT sobre CAP por diversas razones,
algunas fundamentales, otras
circunstanciales.
DMT optimiza la performance
sobre un amplio rango de líneas y velocidades. Entonces DMT
opera mejor sobre más
cantidad de líneas a una tasa dada que CAP.
Cada símbolo transmitido con
codificación CAP, ocupa todo el ancho de banda del canal,
entonces, alto nivel de
ruido impulsivo (ruido en el dominio del tiempo) y/ó alto nivel de ruido en
el dominio de frecuencial
(ruido presente por largo tiempo sobre un rango particular de
frecuencias) causarán
errores en la detección. Con codificación DMT, el ruido en el dominio
frecuencial es acotable, la
tasa de datos por canal ruidoso es menor (que corresponde a una
subportadora), afectará uno
ó más subportadoras directamente; en el dominio del tiempo el ruido
será promediado sobre la
duración de un tono, reduciendo su efecto. DMT podrá adaptarse mejor
ajustando la densidad de la
constelación, impidiendo el gasto inútil de energía en dicha banda
Actualmente CANTV utiliza DMT como estándar para línea de código
aunque en un principio utilizó CAP
http://www.domotica.net/Adsl'7.htm
http://html.rincondelvago.com/adsl_4.html
http://www.eie.fceia.unr.edu.ar/~comunica/TBAApub/RedesdeAccesoApunte.pdf