Y así es como funciona el ADSL!

Buenos días estimados lectores.

En esta calurosa tarde de verano, os traigo un post que quizá no aporte muchas novedades a algunos de vosotros, pero que probablemente resultará al menos curioso para muchos otros.

A menudo, estamos tan acostumbrados a las tecnologías que utilizamos a diario, que no reparamos en la ingeniería y los avances que subyacen y que nos han permitido poder disfrutar de dichas tecnologías.

El caso concreto del ADSL es muy interesante ya que, por ejemplo, en la carrera de Ingeniería de Telecomunicación puede verse desde multitud de puntos de vista (tantos como especialidades tiene la carrera), esto es, desde la perspectiva de la electrónica base que lo soporta, desde la de las comunicaciones, teoría de la señal, modulaciones, cifrados, compresión, etc, y desde el punto de vista de la telemática que hace uso del enlace ADSL. Por tanto, aunque aquí os contaremos solo las bases del funcionamiento de esta tecnología, podéis profundizar en ella tanto como queráis, porque podría escribirse todo un libro sobre ella (de hecho, se escriben libros sólo sobre ella…). Entremos en materia.

El ADSL debe sus siglas a las palabras Asymmetric Digital Suscriber Line (línea de abonado digital asimétrica, para que nos entendamos). Y su propio nombre ya nos da algunas pistas de su funcionamiento. Se trata de una tecnología de acceso a Internet, que se da sobre los hilos convencionales de cobre que todos tenemos en casa. Estos hilos de cobre, conocidos habitualmente como el «par de cobre«, unen nuestra casa desde el PTR (punto de terminación de red, que sería el punto a partir del cual la instalación deja de depender del operador como tal, o sea, de este punto hacia dentro de nuestra casa, la instalación es cosa nuestra, en teoría) con la central  local de nuestra área. Este cable consiste en dos hilos de cobre aislados, trenzados entre sí (para evitar acoplamientos indeseados y no funcionar como una antena, básicamente), muy extendido hace unos años dado su bajo coste, y su buena respuesta en frecuencias entre los 300Hz y 3’4KHz, y por tanto, muy convenientes para la comunicación vocal (humana), cuyo rango de inteligibilidad se encuentra entre frecuencias de 1 KHz a 4 KHz. Posteriormente, como se ha podido ir comprobando, hemos aprovechado dicho par para frecuencias incluso superiores a 1MHz (el cable de cobre debería funcionar bien hasta los 6 MHz aproximadamente).

Red básica de ADSL (Fuente: http://www.ayuda-internet.net/)

Sobre el par de cobre, vamos pues a transmitir información digital mediante señales eléctricas analógicas, y para ello vamos a necesitar un módem (modulador/demodulador). Pero, ¿en qué se diferencia un módem ADSL de los módems de 9600 bps que usábamos hace unos años? Pues fundamentalmente, en que dichos módems trabajaban en la banda de frecuencias vocales, y por tanto la velocidad disponible estaba muy limitada por trabajarse con anchos de banda tan pequeños. Además, conectarse a Internet impedía poder usar simultáneamente la línea para llamar por teléfono, con lo que en casa nos quedábamos incomunicados, o eso decían nuestros padres. El ADSL, por su parte, aplica una modulación en una banda de frecuencia superior a la que utilizan las comunicaciones vocales, reservando además un rango para el enlace ascendente y otro para el descendente, además de dejar libre la zona de frecuencias vocales (si bien para garantizar el mejor funcionamiento posible y las mínimas interferencias, se nos suelen proporcionar  microfiltros paso-bajo que conectamos al teléfono para asegurarnos que no interferimos en otros rangos de frecuencia, y viceversa).  Los rangos reservados para el enlace ascendente y descendente son diferentes, porque se concibió la red de forma que los usuarios tuvieran mayor capacidad de descarga que de subida de información. De ahí el apellido de asimétrica que tiene nuestra conexión a Internet. A continuación, podéis observar una gráfica del rango de frecuencias que se manejan en el ADSL tradicional:

Bandas de frecuencia en el ADSL tradicional (Fuente: Wikipedia)

En la imagen, en rojo vemos la banda de frecuencias vocales, en verde el canal de subida y en azul el canal de bajada.

Sin embargo, insaciables de nosotros, estos anchos de banda y sus velocidades de transferencias asociadas, pronto se nos quedaron pequeños. Así nació el ADSL2/2+, que duplica el ancho de banda máximo utilizable hasta la frecuencia de 2’2MHz. Esto nos ofrece teóricamente unas velocidades de descarga en torno a 24Mbps, frente a los 8Mbps que nos ofrecía el ADSL normal. Para realizar esta proeza tecnológica (los padres del par de cobre nunca habrían imaginado que podría enviarse tal cantidad de información sobre dicho medio… fijaos si no en Imagenio), el ADSL2+ se sirve de una mayor eficiencia de modulación/codificación (utiliza modulazión de amplitud en cuadratura QAM con constelaciones de 1 bit, y codificación Trellis), además de unos algoritmos de tratamiento de señal mejorados con respecto al ADSL tradicional. Como os comenté en la introducción, el tema del ADSL es todo un mundo, así que os invito a que leáis algunos artículos sobre tratamiento digital de señales, teoría de la señal, codificación y modulación, para conocer un poco más en qué consisten todos estos extraños términos.

Otra mejora introducida desde el ADSL2 fue la posibilidad de cambiar dinámicamente la tasa de transferencia de datos entre el usuario y la central. Esto era un problema en el ADSL 1, ya que la alta diafonía que se registraba en el canal causaba muchos errores de transmisión y limitaba la calidad de la comunicación. ADSL 2 por su parte puede ajustar la velocidad, y reaccionar a la relación señal/ruido que observa en el medio.

En cuanto al funcionamiento en sí del ADSL, debemos saber que nuestro módem ADSL está conectado con un equipo en la central de nuestro proveedor, llamado DSLAM, que consiste en una serie de nodos ATU-C a los que se conectan (nos conectamos) los usuarios. El DSLAM agrega multitud de conexiones y las gestiona, sincronizándose con nuestro módem ADSL, entre otras cosas para establecer una tasa de transferencia adecuada y otros parámetros de la conexión. Además, el DSLAM envía el tráfico de voz a la central de conmutación para su tratamiento. Desde el DSLAM hacía «arriba» en la red, podemos considerar que se sigue una política jerárquica, que va agrupando conexiones de usuarios en enlaces cada vez de mayor capacidad, llegando a grandes enlaces troncales internacionales. Al ser una red de conmutación de paquetes, se obtiene una gran eficiencia, ya que generalmente (al menos ha sido así hasta los últimos años, en los que las descargas de grandes ficheros desde Internet se han hecho más habituales entre los usuarios) el tráfico generado/enviado por/hacia los usuarios tiene un comportamiento de ráfagas, por lo que no es habitual que un usuario esté utilizando la conexión permanentemente, mientras que los paquetes de otros usuarios sí lo hacen; así se comparte el canal más eficientemente (al contrario de lo que ocurre con una llamada telefónica tradicional sobre una red de conmutación de circuitos, en la que cuando marcamos el número de teléfono de otra persona, aunque no hablemos, tenemos reservado el canal hasta que uno de los dos interlocutores finalice la conexión).

Ejemplo de DSLAM en una central

Pero toda esta tecnología y avance tiene sus inconvenientes. Y es que, aunque el ADSL2 nos permita trabajar con canales de peores características, y aunque intenten minimizarse los errores producidos en la transmisión sin sacrificar en la medida de lo posible velocidad y prestaciones, las conexiones tienen unos límites más allá de los cuáles se hace inviable manejar esas tasas binarias. Para empezar, es necesario que el par de cobre tenga una cierta calidad, tanto en lo que respecta al ruido como a la atenuación debida a la distancia hasta la central. A partir de los 5 kilómetros aproximadamente, ya tendremos un servicio de bastante mala calidad. Y viceversa: entre los 500 metros y 1 kilómetro de la central, obtendremos la máxima velocidad porque la atenuación será prácticamente inexistente. Podéis ver una gráfica resumen a continuación:

Bueno, queridos lectores, esto ha sido una brevísima introducción a la tecnología ADSL. De aquí podríamos derivar a hablar sobre TCP/IP , UDP, puertos, LAN’s, backbones y multitud de temas que de una u otra forma están relacionados con el ADSL. ¡Pero tenemos que dejar asuntos para otros días!

Hasta entonces, ¡podéis seguir usando (muchos de vosotros) vuestra conexión ADSL para acceder a páginas tan interesantes como Átomos y Bits!

¡Hasta pronto!