OPTIMIZACION DEL USO
DEL ANCHO DE BANDA EN
LINEAS DE COBRE
Carlos Alberto Garcia Osorio
Introducción
La red telefonica convencional ha sido
diseñada para la transmisión de la voz
humana por esto siempre se ha
necesitado sacar mayor rendimiento de
ella, a continuación veremos un
recuento historico, un analisis actual y
veremos las proyecciones en el uso del
ancho de banda sobre las lineas de
cobre.
Cruz del sur
Ancho de banda del canal
telefonico
Medios de Transmisión
Las señales periodicas pueden ser descompuestas
como sumatorias infinitas de señales senoidales y
cosenoidales de amplitud y frecuencia variable
(series de fourier).
La linea telefonica se comporta como un filtro que
permite pasar los “Armonicos” que están
comprendidos entre 300 y 3000Hz.
Por lo tanto una señal digital al ser transmitida por
un medio de TX real cambia su forma de onda.
Esto es entendido como un error en el lado de
recepción, por lo tanto se debe desarrollar un
metodo seguro de transmisión.
Modulación
La modulación es un proceso de llevar
información de una onda (moduladora) en
otra onda (portadora).
Puede ser de tres tipos fundamentales:
Amplitud,Frecuencia y fase.
Las señales digitales deben ser moduladas
para poder enviarlas por un medio de Tx
que no permite transmisión digital.
Se pueden emplear un tipo de modulación o
combinaciones de ellas, con el fin de
aumentar las posibilidades de Transmisión.
Un patrón de constelación es un grafico en
coordenadas polares que representa las
combinaciones entre modulación en
amplitud y modulación de fase para
transmitir mayor cantidad de información.
A más puntos mas posibilidades de TX
Ejm:
2 amplitudes, 4 fases, 3 bits por baudio
Modem V.29 16 puntos:4 amplitudes, 8 fases.
Modem v.32: 16 puntos, 2 amplitudes,12 fases.
En el modem v.32 tenemos 4 bits por
baudio y transmite a 2400 Baudios por una
linea de 9600 bps. Es llamado QAM, es
mejor que v29 pues tiene menos niveles en
amplitud y es menos ruidoso.
El siguiente escalon sobre v.32 es v32 bis,
se logra transmitiendo 14400 bps a razon de
6 bits por muestra a 2400 baudios.
Cuantos puntos tiene la constelación para
este estándar de modem ?
R/=64 puntos.
Ejm: Los modems de fax usan v32 bis para
transmitir datos que han digitalizado como
mapas de bits.
Hasta ahora todos los esfuerzos por
optimizar el uso del ancho de banda
disponible se ha reducido a: incrementar el
numero de puntos del patrón de
constelación.
Osea: más bit por muestra o por baudio.
Compresión
La compresión es el metodo por el cual
hacemos que la información ocupe menos
tamaño.
Se puede mejorar la velocidad de datos
efectiva si a la transmisión se le agrega
compresión y correción de errores.
Ejm : MNP5 (el cual es un esquema de
compresión matricial)
Otro esquema de compresión es el utilizado
por el estandar v42 bis el cual emplea un
algoritmo de compresión Ziv-Lempel.
Hay que tener cuidado al transmitir archivos
comprimidos por software pues de acuerdo
al algoritmo de compresión por hardware en
el modemse pueden perder datos.
Estos algoritmos de compresión envian
datos relevantes (determinantes) con los
cuales el receptor puede reconfigurar la
información.
TCM
Modulación de Codigo de Trellis.
Se llama así combinación de QAM y de
codificación convolucional empleado desde los
modems v.34 hasta el v.90 permite eliminar
errores al utilizar metodos estadisticos para
agrupar en torno a un punto de la constelación, los
puntos reconstituidos más cercanos luego de la
transmisión.
BRI-ISDN
Basic Rate Interface Integrated Service Digital
Network (Red digital de Servicios integrados
RDSI) .
Para eliminar la limitante del ancho de banda
permitido por el par de cobre, se eliminan las
inductancias (bobinas) de los lados de la linea,
pues son filtros para la voz humana y a mayor
frecuencia aumenta la reactancia la cual atenúa
nuestros datos y aumenta con la frecuencia.
BRI-ISDN
BRI es una implementación de ISDN que es
Half Duplex.
Se necesita un NT (network termination) a
cada lado de la linea ISDN.
Como el acceso es conmutado se requiere
enviar la señalización necesaria para
establecer, mantener y terminar la
comunicación de punta a punta pero el
incremento en el uso del ancho de banda del
cobre es notorio pero aún es corto para
ciertas aplicaciones.
Analogo a la ley de Moore con un periodo de doblaje de capacidad
cada 1.9 años
ADSL
Asymmetric Digital Suscriber Line:
Los limites teoricos (Ley de Shannon) han sido
casi alcanzados conlos modems v.34 .
Aún así existen aplicaciones que requieren una
alto ancho de banda que los modems “normales”
ni BRI-ISDN son capaces de soportar.
Además las TELCO solo pueden cambiar de un 3
a un 5% de los medios de TX.
Para aplicaciones interactivas (Vg Acceso a
Internet) La relación entre lo que se “baja” y
se “sube” es de 10:1 así se entiende lo
asimetrico en la línea digital de suscriptor.
Más del 75 por ciento del cableado está aprox
entre 0 y 5.5 Km de la central de intercambio
local.
Soluciones ADSL
Existen 2 principales soluciones ofrecidas:
DMT:Discrete multitone (stándar T1.413
ANSI).
CAP: Carrierless Amplitude Phase
modulation. (stándar propietario de AT&T)
Y una variante: DWMT:Discrete Wavelet
Multitone.
Soluciones ADSL: CAP
Carrierless Amplitude Phase: Muy similar a
QAM en concepto pero la modulación es
digital y se hace por medio de
comparadores digitales.
Para hallar los puntos de la constelación
Soluciones ADSL: DMT
Discrete Multitone: Usa FDM usando 4KHz por
cada canal usando TCM en c/u de ellos y algunos
canales para temporización.
249 canales de flujo entrante (bajar datos) y 25
canales de flujo saliente.
Y existe una tercera solución DWMT:Discrete
Wavelet Multitone se hace modulación multicanal
pero utilizando FFT (Fast Fourier Transform).
xDSL
ADSL hace parte de lo que se conoce como
la familia xDSL además de:
High-data-rate DSL (HDSL).
VDSL.
ISDN DSL: El cual es practicamente un
BRI ISDN sin señalización.
Nota: xDSL no es un servicio conmutado.
HDSL
Es un servicio FDX (Full Duplex) Simetrico hasta
de 1.544 Mb/s (T1 Jerarquia Norteamericana) o de
2048 Mb/s (E1 jerarquie Europea) puede emplear
modulación CAP –64 o modulación CAP-128.
SDSL:Es una versión simple de HDSL para
servicios T1/E1 sobre un simple par a 3.7 km
tipicamente 768 kb/s para esa distancia.
VDSL
Puede proveer flujos entrantes tipicos de
52Mb/s sobre 300 mt cayendo hasta 25
Mb/s sobre 1 Km con 1.25 Mb/s de flujo
entrante.
Una Transmisión de TV bajo demanda
necesita aprox 20Mb/s .
Puede operar al final de FFTC y FFTH,
(Fiber to the curve, Fiber to the home.)
COMPARACION
A Continuación veremos un cuadro comparativo
en cuanto al tipo de modem, son su modulación,
rata de transmisión de datos y aplicaciones.
A pesar de sus diferencias, estas metodologías
coexisten en las redes de computo y de
telecomunicaciones por lo tanto debemos
conocerlas.
Debemos conocer desde el punto tecnico cualquier
producto de un proveedor y hacer comparaciones.
Modem Rata de TX Modulación Aplicación
V.21 300 b/s FSK Tx de Datos
v.22 bis 2.4 kb/s QPSK Tx de Datos
v.29 9.6 Kb/s 16-QAM Tx de Datos
v.32 9.6 Kb/s TCM Tx de Datos
v.34 33.6 Kb/s TCM Tx de Datos
v.90 56 Kb/s TCM Aceso Internet
BRI ISDN 144 Kb/s 2B1Q 2B+D
HDSL 2048 kb/s 2B1Q Acceso E1/T1
SDSL 768 kb/s 2B1Q HDSL sobre par
ADSL 1.54 Mb/sDw CAP/DMT Distribución
16 Kb/s Up Multimedia.
VDSL 52 Mb/s Dw CAP/DMT ADSL+HDTV
Conclusiones
Con un ancho de banda de 3.1 KHz
disponibles sobre un canal de voz se puede
otimizar su uso por medio dee
constelaciones cada vez mas complejas
usando QAM y luego TCM.
El modem V.34 Ha alcanzado el limite
teorico (Ecuaciones de Shannon y
Nyquist)para enlaces simetricos usando
lineas de voz.
BRI-ISDN permite alcanzar altas tasas de
transmisión sobre el mismo par de cobre,
pero con nuevo equipo terminal y
eliminando los filtros analogos.
ADSL aparece como la mejor tecnologia de
optimización, porque los proveedores ya
tienen soluciones, los estandares están
desarrollados, y la idea de un modem es aún
muy familiar.
La tecnología más usada en ADSL es CAP
pero DMT probablemente lo superara por
sus ventajas tecnicas y el stándar.
La televisión digital de alta definición demanda
aprox 20 Mb por canal por lo tanto las compañas
de telecomunicaciones deben desarrollar
tecnologias con tasas de transmisión sobre la de
ADSL (VDSL 52 Mb/s).
En el futuro todas estas tecnologías coexistirán
como lo hacen hoy el radio, el cine y el televisor,
y del conocimiento que tengamos de ellas
dependera nuestro criterio y decisiones como
integradores de tecnologías de Información.