xDSL y Cable Modem

7/22/2019 xDSL y Cable Modem

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xDSL y Cable Modem

Borja Lpez FelipeJuan Vicente Ramrez Roda


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La tecnologa xDSL .................................................................................. 4

Qu es el DSL (Digital Line Subscriber)?............................................... 4Sobre qu funciona? ...........................................................................5Beneficios de la tecnologa DSL .............................................................7Envo y recepcin de datos.................................................................... 7

Canal Downstream............................................................................7Canal Upstream ................................................................................ 7Canal de lnea telefnica.................................................................... 7

Tipos de Modulacin.............................................................................82B1Q (dos-binario, uno cuaternario)...................................................8CAP (Carrier-less Amplitude Modulation)............................................. 8DMT (Discrete Multi-Tone modulation) ...............................................9CAP vs DMT......................................................................................9

Tipos de DSL........................................................................................9ADSL................................................................................................9HDSL.............................................................................................. 10SDSL .............................................................................................. 10IDSL............................................................................................... 10

VDSL.............................................................................................. 10RADSL............................................................................................ 11

El ADSL.............................................................................................. 11Breve historia del ADSL ................................................................... 11Claves de la tecnologa ADSL ........................................................... 11

Variantes del ADSL.......................................................................... 12ATM sobre ADSL................................................................................. 12

ATM vs IP ....................................................................................... 12Ventajas del ATM sobre ADSL .......................................................... 13

La tecnologa Cable Modem.................................................................... 14Qu es el Cable Modem? ................................................................... 14

Caractersticas bsicas..................................................................... 14La red CATV....................................................................................... 14Tipos de Cable Modem........................................................................ 14

Cable Modem Externo...................................................................... 15Cable Modem Interno ...................................................................... 15Caja de sobremesa Interactiva ......................................................... 15

Instalacin de Cable Modem tpica....................................................... 16Contenido general de un Cable Modem................................................ 16

Sintonizador.................................................................................... 17Demodulador .................................................................................. 17Modulador ...................................................................................... 17MAC ............................................................................................... 17Interfaz .......................................................................................... 17CPU................................................................................................ 18

Downstream....................................................................................... 18Formato del paquete downstream.................................................... 18

Upstream........................................................................................... 19


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Slots reservados.............................................................................. 19Slots de contenido........................................................................... 19Slots de ordenamiento..................................................................... 19Formato del paquete upstream ........................................................ 20

La capa MAC (Protocolo de Acceso al Medio)........................................ 20Implantacin en el mercado................................................................ 21

ADSL.............................................................................................. 21Cable Mdem.................................................................................. 22

Bibliografa......................................................................................... 22


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La tecnologa xDSL

Qu es el DSL (Digital Line Subscriber)?

Tradicionalmente, la conexin telefnica entre el hogar (o la oficina) y lacentralita de la operadora se realizaba sobre cables de pares de cobre. Esteservicio fue diseado para transportar la voz a travs de seales de tipoanalgicas ya que el emisor/receptor simplemente transformaba la sealacstica en seal elctrica y viceversa.

Ocurre que la transmisin de una seal analgica a travs de estos pares decobre tan solo utiliza una pequea parte (4khz) del volumen total deinformacin que podra ser transmitido en realidad. Precisamente por ello lamxima cantidad de informacin que puede manejar un modem ordinario en un

computador es de 56kb por segundo, ya que estos mdems estn limitadosdesde el primer momento en que deben pasar la informacin que maneja uncomputador (digital) a informacin analgica para poder ser transmitida por lospares de cobre.

La tecnologa DSL supone la eliminacin de la transformacin de la sealdigital a seal analgica, por lo que la informacin es transferida y recibida deforma digital utilizando as todo el ancho de banda que el cableado permiterealmente. Adems en el par de cobre pueden separarse las seales analgicasy digitales, por lo que es posible hacer circular datos y voz al mismo tiempo por

canales separados.

Ilustracin 1: Descripcin visual de una conexin convencional telefnica. La capacidad prctica (suficiente paravoz, pero escasa para datos) es slo una mnima parte de la capacidad que el cableado permite realmente.

Terminalusuario

Centraltelefnica

Capacidad terica

Capacidad prctica (voz o datos)

LINEA TELEFNICACONVENCIONAL


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Ilustracin 2: Descripcin visual de una conexin DSL. En esta ocasin, se coloca un mdem tanto en el punto deacceso del cliente como en la central, lo que anula la transformacin analgica de la seal y permite utilizar la totalidadde la capacidad del cableado.

Sobre qu funciona?

El elemento comn que describe a todas las tecnologas basadas en DSL esque funciona sobre las lneas de cobre simples, es decir: las que se tendieroncuando las empresas de telefona cablearon su red de comunicacin telefnica.

Aunque cada lnea tiene sus caractersticas particulares, todas emplean lamodulacin para alcanzar elevadas velocidades de transmisin. Esta tecnologaofrece servicios de banda ancha sobre conexiones que no superen los 6km de

distancia entre la central telefnica y el lugar de conexin del abonado; lavelocidad mxima alcanzada depende de la calidad de las lneas, distancia,calibre del cable y esquema de modulacin utilizado.

La ventaja que ofrecen estas tcnicas es la posibilidad de hacer funcionarvarios canales sobre un nico par de cables: dos canales para transmisin dedatos (uno para subida y otro para bajada) y uno ms para la transmisin devoz.

Los servicios de envo y recepcin de datos se establecen a travs de unmdem especial para la tecnologa DSL, pero antes de llegar al modem losdatos pasan a travs de un dispositivo (llamado "splitter" ) quepermite la utilizacin simultnea del servicio telefnico bsico y la lnea DSL.

Aunque la teora en la que se fundamenta la tecnologa DSL permite laseparacin de canales sin problemas y sin necesidad de utilizar ningn "splitter",lo cierto es que la variabilidad del estado de las lneas del cobre (o tambin elpropio telfono al codificar la seal) ocasiona que a veces el canal de voz y elde datos puedan provocarse pequeas interferencias entre si y por eso seutiliza el "splitter": para que elimine todo el espectro de ondas que sobran parala comunicacin telefnica y lo mismo para la transmisin de datos.

Terminalusuario

Centraltelefnica

Capacidad tericay prctica

TECNOLOGA DSL

Upstream

Downstream

Voz


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Este "splitter" se coloca delante de los mdems del usuario y de la central yesta formado por dos filtros, uno de paso bajo y otro de paso alto cuyafinalidad es la de separar las seales de alta frecuencia (datos) y seales debaja frecuencia (telefnicas).

Ilustracin 3: Una instalacin bsica de "Splitter" consistira en centralizar en una sola toma todo el cableado delcliente: por un lado saldra el cableado hacia el mdem y por el otro todo el cableado que finalice en un telfono.

El uso del "splitter" puede causar ciertos inconvenientes al usuario final delservicio ya que debera realizar una instalacin nueva y un cableado nuevodependiendo de si en la terminal se encontrara un telfono o un ordenador, por

eso muchas compaas han desarrollado un tipo especial de "splitter" llamado"microfiltro" que se conectan entre cada toma telefnica (RJ45) y el receptortelefnico filtrando as solamente la seal telefnica y justo en el espacio finalantes de llegar al aparato receptor, por lo que el usuario se ahorra la instalacinde un "splitter" central y un recableado del hogar u oficina.

Ilustracin 4: La solucin general adoptada por las compaas consiste en entregar al usuario una serie demicrofiltros que se colocan en el ltimo tramo del cableado entre cada toma RJ45 y el telfono.


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Beneficios de la tecnologa DSL

El principal beneficio de la tecnologa DSL esta en que se basa en el partrenzado de cobre. Este tipo de cableado es el que utiliza la red telefnica, porlo que supone un ahorro considerable de implantacin ya que no es necesariovolver a cablear toda la zona donde se desee aplicar el DSL (como si que tienenque hacer las empresas de cable con fibra ptica, por ejemplo).

Adems el tipo de conexin es permanente y no necesita activacin comolas anteriores conexiones analgicas. Esto es: tradicionalmente para realizaruna conexin a Internet haba que esperar que se estableciera la conexin conel ISP antes de poder navegar, con la tecnologa xDSL esta conexin siempreesta activa por lo que no es necesario espera de ningn tipo.

El nico inconveniente a la hora de realizar su implantacin es que la

distancia entre el usuario y la centralita telefnica no deben de estar separadosen ms de 5 Km. Esto en Europa no supone un grave problema ya que losabonados suelen estar bastante concentrados alrededor de la central (por loque un 85%~90% de los usuarios de telfono se beneficiaron de la tecnologaen una primera instancia).

Envo y recepcin de datos

Canal Downstream

Este canal discurre desde la central telefnica hasta el usuario, con el que sepueden alcanzar velocidades entre 1,5 Mb y 6,3 Mb por segundo. Este canal sepuede presentar al usuario como uno solo o como mltiples subcanales siempredependiendo de la funcin a realizar.

Las transmisiones de recepcin residen en la banda de espectro ms alta(centenares de Khz).

Canal Upstream

Desde el usuario hasta la central telefnica, con velocidades que varan

entre 16 Kbps y 640 kbps. Las transmisiones de envo residen en la banda deespectro ms baja (decenas de Khz)

Canal de lnea telefnica

Pede ser usado para el servicio tradicional telefnico (RTB) o bien para RDSI(Red Digital de Servicios Integrados). Este canal es separado de los dosanteriores mediante el uso de filtros externos (el que antes ha sido denominado"splitter"), y es alimentado por la central telefnica, para mantenerlo operativoan en el caso de una cada de tensin en la oficina o casa del abonado.


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Las transmisiones de envo y recepcin de voz, se realizan en la banda base(desde los 0Khz hasta los 4 KHz).

Tipos de Modulacin

2B1Q (dos-binario, uno cuaternario)

La modulacin 2B1Q, es un tipo de codificacin de lnea, en la cual, pares debits son codificados mediante 4 niveles de seal, para la transmisin.

CAP (Carrier-less Amplitude Modulation)

Esta modulacin est basada en QAM (los fundamentos matemticos sonprcticamente idnticos). El receptor de QAM necesita una seal de entrada

que tenga la misma relacin entre espectro y fase que la seal transmitida,pero las lneas telefnicas instaladas no garantizan esta calidad.

Ilustracin 5: Constelacin QAM.

CAP es una implementacin de QAM para xDSL, de bajo coste debido a su

simplicidad y con una velocidad de 1.544 Mbps.

CAP divide la seal modulada en segmentos que despus almacena enmemoria. La diferencia fundamental radica en que la seal portadora sesuprime, puesto que no aporta ninguna informacin. Esto repercute en que elaparato receptor necesita ms dispositivos electrnicos para recomponerla,pero el precio de los chips es muchsimo ms barato hoy en da que cuando sedise QAM por lo que tampoco supone un gran desembolso y se gana muchavelocidad.

QAM estableca "constelaciones" basndose en dos valores de la sealrecibida (amplitud y diferencia de fase). CAP es una modulacin tipo QAM en laque la "constelacin" es de rotacin libre ya que no lleva portadora que nivele.

As podemos utilizar todo el ancho de banda del bucle local (excepto los 4 Khz


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para la voz, claro) para enviar todos los bits y olvidarnos de subportadoras ysubcanales. De este modo, obtenemos la misma forma del espectro que conQAM, siendo CAP ms eficiente que QAM en implementaciones digitales.

DMT (Discrete Multi-Tone modulation)Es un tipo de modulacin multiportadora, que elimina el problema de las

altas frecuencias que aumentan considerablemente las prdidas debido al ruidoen las lneas de cobre, dividiendo el ancho de banda disponible en 256subcanales, que son comprobados para determinar su capacidad portadora.

Proceso de Modulacin- La modulacin DMT emplea la transformada discreta de Fourier para crear

y demodular cada una de las 256 portadoras individuales, dividiendo el anchode banda disponible en unidades ms pequeas.

- La lnea se comprueba para determinar qu banda de frecuencias esposible y cuntos bits pueden ser transmitidos por unidad de ancho de banda.

- Los bits se codifican en el transmisor mediante la transformada rpida deFourier inversa y despus pasan a un conversor analgico/digital.

- Al recibirse la seal, sta se procesa mediante una transformada rpida deFourier para decodificar la trama de bits recibida.

CAP vs DMT

Actualmente estos dos tipos de modulacin son los que ms se estn

disputando el terreno futuro en la tecnologa DSL.Mientras que la tecnologa CAP est ampliamente introducida en laactualidad, la DMT sigue mayoritariamente en fase de estandarizacin.

Tipos de DSL

Bajo el paraguas del DSL se han desarrollado una serie de tecnologas(denominadas comnmente como xDSL) con diferentes caractersticas encuanto a prestaciones y que han sido diseadas en relacin a unos objetivosespecficos y de unas necesidades concretas para el usuario.

Hay que destacar el hecho de que ni siquiera todos los xDSL han sidoimplementados: algunos son modelos tericos y otros slo se implementancomo estndares.

A continuacin se van a listar las principales tecnologas xDSL con una brevedescripcin, para centrarnos posteriormente en la ms extendida y popular desus tecnologas: el ADSL.

ADSL

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)


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Es la lnea digital ms popular de los ofrecidas por xDSL y como su nombreindica su caracterstica principal es la de que los flujos de subida y bajada sonasimtricos, siendo el flujo de bajada mayor, lo que la hace especialmenteindicada para los usuarios de Internet ya que generalmente suele ser msfrecuente bajar datos que subirlos a Internet.

La velocidad que ofrece esta comprendida entre 256kbps y 9Mbps de bajaday entre los 64kbps y 1.5Mbps en subida.

HDSL

HDSL (High Bit Rate Digital Subscriber Line)Este tipo de tecnologa DSL simtrica es capaz de llegar a los 2Mbps sobre

tres pares de cobre en una distancia de 3.6Km ya que realiza correcciones de laseal transmitida y por tanto no hay degradacin.

Existe una pequea variacin de esta tecnologa, llamada SHDSL, quepermite ser utilizada sobre un solo par de cobre.

Esta es la ms avanzada de las tecnologas DSL que no usan repetidores yse suele utilizar en grandes fbricas donde se requiere que una gran cantidadde datos circulen a muy alta velocidad de un extremo al otro de la fbrica. Elratio de transmisin es de 1168 Kbps por par de cobre, lo que hace que existanvariaciones para un par de cobre, dos e incluso tres pares de cobre.

SDSLSDSL (Single-line Digital Subscriber Line)Es una versin reducida del HDSL que permite operar bajo una sola lnea de

de cobre trenzado ofreciendo el acceso telefnico tradicional y el intercambiode datos aunque no a la misma velocidad que ofrecera el ADSL bajo losmismos parmetros (es ms lento).

IDSL

IDSL (Integrated services Digital Subscriber Line)

Es una red de servicios integrados (RDSI) basada en DSL y puede soportarvelocidades de hasta 144kbps.

VDSL

VDSL (Very high speed Digital Subscriber Line)Como su nombre indica, esta tecnologa se ha diseado para lograr la

mxima velocidad a costa de sacrificar la distancia entre los nodos que quedareducida a 1 Km. Alcanza velocidades de entre 13 y 52 Mbps en la bajada yentre 1.5 y 6 Mbps en la subida.


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RADSL

RADSL (Rate Adaptative Digital Subscriber Line)Es prcticamente igual al ADSL salvo que puede adaptarse a variaciones.

El ADSL

Breve histor ia del ADSL

El ADSL surgi con la necesidad de ofrecer una mayor velocidad de conexina Internet sin necesidad de modificar las infraestructuras actuales del par decobre (empleadas comnmente en las lneas telefnicas).

Esta tecnologa se desarroll en 1989 en los laboratorios de Telecordiatechnologies Inc (New Jersey) y en un principio se ide para ofrecer video bajodemanda sobre MPEG1. Se desarrollaron tres tipos de modulaciones diferentes

y que bajaban la atenuacin: la QAM, la CAP y la DMT (ver Tipos deModulacin).

En 1993 se prueban diferentes redes usando modulacin CAP, perofinalmente se decanta por la modulacin DMT. En 1994 se form el ADSLForum para promover el uso de esta tecnologa. En 1995 se aprueba la primeraversin de ADSL.

Claves de la tecnologa ADSL

ADSL utiliza un "splitter" para simultanear voz y datos y se basa en elfenmeno de la atenuacin para lograr ampliar la calidad de la seal. Lasprdidas sufridas en el medio dependen de la distancia y de la frecuencia detrabajo (a mayor distancia o mayor frecuencia, mayor atenuacin), lo que limitageogrficamente la disponibilidad. Pero al mismo tiempo esto posibilita, paradistancias cortas (como entornos urbanos) aumentar la frecuencia y obtenerprestaciones ms altas.

Modulacin Downstream Upstream Distanciamxima

IDSL 2B1Q 56, 64, 128, 144 kbps 56, 64, 128, 144 kbps 1 Km.HDSL 2B1Q 2 Mbps 2 Mbps 2 Km.

SDSL 2B1Q 160 kbps ~ 1.1 Mbps 160 kbps ~ 1.1 Mbps 3 Km.

ADSL CAP 1.5 ~ 8 Mbps 64 ~ 800 kbps 3 Km.RADSL DMT 1.5 ~ 8 Mbps 64 ~ 800 kbps 2 Km.

VDSL TBD 13 ~ 52 Mbps 1.5 ~ 3 Mbps 1 Km.

Ilustracin 6: Breve resumen de los principales tipos de DSL y sus caractersticas bsicas.

ADSL implementa, tambin, tcnicas inteligentes como la tcnica del DMTpara transmitir datos y que divide el ancho de banda utilizado en subcanalesbajo una determinada combinacin. En ADSL se suelen utilizar 256 sub-canales


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que son el resultado de dividir el ancho de banda disponible (alrededor de 1Mhz)en subcanales de 4Khz (aproximadamente 64 kbps).

En el proceso de iniciacin, el mdem DMT testa cada uno de estossubcanales para determinar la calidad de transmisin y posteriormente de

acuerdo con los resultados enviar ms o menos datos a travs de l.

Para eliminar el problema del ruido (al que los cables de cobre son muysensibles) se suelen enviar ms datos en las frecuencias inferiores y menosdatos en las superiores.

Variantes del ADSL

Existen dos variaciones principales de la tecnologa ADSL:

Full Rate ADSLTambin conocido como "ADSL Heavy", puede utilizarse sobre RDSI (Red de

Servicios Integrados) o POTS (Lnea telefnica tradicional) y consigue unosratios de bajada de 6 Mbps y 640 kbps en subida. Requiere el uso de un"splitter" remoto pero es el esquema ms fiable de conexin.

G. LiteTambin conocido como "splitterless" (sin splitter) aunque hay que utilizar

microfiltros. Puede trabajar sobre abonados POTS y sobre RDSI aunque esteltimo de manera cuestionable. Consigue unos ratios de subida de alrededor de

1.5 Mbps de bajada y 512 Kbps de subida, aunque no es del todo fiable.

ATM sobre ADSL

ADSL precisa de una tecnologa de red especial para resolver la ampliacindel ancho de banda y la red ATM (Asyncronous Transfer Mode) permite elintercambio de informacin a alta velocidad mediante la utilizacin de celdas dedatos.

La informacin, sea cual sea, se distribuye en clulas ATM y constituyen elflujo de datos del ADSL que al ser flexible permite un amplio rango respecto a

las velocidades de transmisin, alcanzando desde velocidades muy pequeas(64 Kbps) hasta velocidades muy altas (155 Mbps). Adems se puede utilizarsobre muchos medios fsicos: fibra ptica, cable coaxial, par de cobre... siendoeste ltimo el que se utiliza sobre ADSL.

ATM vs IP

En cuanto al usuario final del servicio, hay un debate alrededor de culdebera ser la conexin ofrecida: si la IP-10BT estndar o la conexin ATMaunque las dos son muy similares.

Las ventajas de la conexin IP son, especialmente, que al estar basadas enEthernet 10BASET (que es un estndar asentado en la industria) utiliza tarjetas


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LAN Ethernet de coste apenas significante, las redes LAN son las ms usuales,abundan los tcnicos expertos en esta tecnologa y el soporte que los SOofrecen es absoluto.

En cambio las ventajas de la conexin ATM son que el "streaming" de video

ha sido satisfactoriamente probado, esta mucho mejor orientada a la mezcla deservicios (video, telefona y datos), las velocidades de trfico son conformes alos ratios estndar de la telefona y que los nuevos PCs estarn ms orientadoshacia el ATM.

Pero en la lucha IP vs ATM tambin hay que tener en cuenta que en elfuturo, la implantacin de la IPv6 (o la estandarizacin del Gigabit Ethernet)pueden representar un duro rival para ATM.

De toda formas, hoy en da, en el que el mbito de la transferencia de datos

y el acceso a Internet, IP es el predominante. Pero queda abierta la puerta parael "vencedor" de la lucha entre ATM, IPv6 o GB-Ethernet para un futuro en quela televisin, la voz por IP o cualquier contenido multimedia puedanestandarizarse y circular por las lneas ADSL.

Ventajas del ATM sobre ADSL

Las ventajas son muy claras:- Al ser capaz de transferir muchos tipos de trfico y sin degradacin de

calidad, tiene muchas posibilidades de cara a un futuro multimedia.

- Permite establecer conexiones lgicas cada una de ellas dedicadas a unservicio diferente, por lo que aade flexibilidad para mltiples servicios.- Aprovecha eficientemente los equipos y medios de transmisin, ya que las

celdas se transmiten de manera independiente de la fuente.- El soporte de distintas capacidades de transferencia (CBR, VBR-rt, VBR-nt,

UBR y ABR) y distintas calidades de servicio permite solicitar a la red la calidadde cada una de las conexiones que se necesitan.


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La tecnologa Cable Modem

Qu es el Cable Modem?

El nombre que recibe esta tecnologa (que adems es bastante reciente) sebasa por una parte en la contraccin de "Red de Televisin por Cable" ("CableTV Network" o lo que es lo mismo CATV) y la palabra MODEM ("modulador-demodulador"), aunque realmente es trmino es un tanto equivocado ya que latecnologa esta ms cercana a una interfaz LAN (MAN o WAN realmente) que aun mdem en el sentido original de la palabra.

Caractersticas bsicas

Una conexin del tipo "cable mdem" est a caballo entre una conexin pormodem tradicional y una conexin LAN. Las velocidades que suele alcanzar

estn entre los 3 y 50 Mbps y la distancia de aplicacin alrededor de los 100 Km.y quiz ms.

Existe una terminal central (nodo) donde estn conectados todos losmdems y que se comunican entre si a travs de ella.

La red CATV

La red CATV (CAble-TV) se dise y es utilizada para la distribucin detelevisin por cable. Una pequea actualizacin de la tecnologa (actualizar los

amplificadores en la red de distribucin del cable) permiti la posible circulacinde las seales en los dos sentidos: las altas frecuencias fluyen hacia el receptorlocal (usuario) y las bajas frecuencias van en sentido contrario.

La mayora de las redes CATV son hbridas entre el cableado por fibra pticay el cableado coaxial (HFC Hybrid Fibre-Coax). La seal discurre por fibra pticadesde los nodos hasta un punto cercano al suscriptor (como puede ser vivienda,la finca, la calle, etc...) en el que la seal se convierte al cable coaxial y llega ala terminal del suscriptor.

Un nodo podr trabajar de manera simultnea con ms o menos 1000~2000usuarios de cable modem para un canal de TV. Si hacen falta ms cablemdems, el nmero de canales de TV son aumentados aadiendo ms canalesal nodo.

Tipos de Cable Modem

Actualmente existen tres tipos bsicos de configuraciones para un CableModem, aunque con el tiempo podrn llegar nuevas configuraciones.


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Cable Modem Externo

Ilustracin 7:Configuracin externa: el Cable Modem se conecta a los distintos PC por red.

El Cable Modem externo es una pequea caja exterior que conecta con elordenador normalmente a travs de una conexin Ethernet ordinaria. Estopermite la conexin de varios ordenadores (incluso con diferentes sistemasoperativos) a un mismo receptor externo, pero necesita una tarjeta de redaccesoria por cada conexin que se desee realizar. Por ello existe una variante

que es la de ofrecer una interfaz con conexin USB que facilita la instalacin,pero que limita la conexin a una sola mquina.

Cable Modem Interno

Ilustracin 8:Configuracin interna: el Cable Modemse situa dentro del PC generalmente en ranura PCI.

El Cable Modem Interno es generalmente una tarjeta PCI para PC. Estaquiz sea la ms barata de implementar de todas las alternativas, pero generamuchos problemas ya que solo la hace compatible con PCs (en MACs yporttiles tambin sera posible, pero necesitan un diseo diferente o unainterfaz intermedia) y adems el conector del cable no esta aislado de lasdistorsiones elctricas lo que puede producir un problema en algunas redesCATV, requiriendo una serie de caras actualizaciones sobre la red que a la largahacen este mtodo ms complejo, caro y difcil de implementar.

Caja de sobremesa Interacti va

Ilustracin 9: Configuracin sobremesa: un tipo especial de receptor (set-top box) al que se le enchufa untelevisor y opcionalmente un teclado/ratnactundo as como un PC muy simple.

PC

Cable ModemInterno

Cable

TV

Ratn/Teclado

Caja deSobremesaInteractiva

Cable

PC PC

Cable ModemExterno

Ethernet Cable


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Esta caja es realmente un cable modem disfrazado. La funcin principal es la

de proporcionar mayor nmero de canales de TV en el mismo nmero limitadode frecuencias, siendo esto posible con el uso de la codificacin digital de latelevisin (DVB), adems de que la caja de sobremesa ofrece un canal de

retorno (a veces a travs del sistema telefnico tradicional) que permite alusuario acceder a contenido web, email, etc. directamente desde el televisor.

Instalacin de Cable Modem tpica

Ilustracin 10:La instalacin bsica incluye una especie de separador que divide el cableado entre el que terminaen un receptor de TV y un PC.

Cuando se instala un Cable Modem, se necesita un "splitter" para la sealelctrica y un nuevo cableado. El "splitter" divide la seal entre la quecorrespondera a las "viejas" instalaciones y la que corresponde al nuevosegmento que conecta el Cable Modem. Es imposible conectar receptores detelevisin en este tramo de Cable Modem ya que la seal transmitida por elCable Modem puede ser tan intensa que si hubiera un aparato de TV conectadoal mismo cable podra sufrir notables interferencias.

Como el aislamiento del "splitter" puede que no sea suficiente, es necesario

adems la inclusin de un filtro de altas frecuencias en el cable que conducehacia los aparatos de TV. Este filtro slo permite pasar a las frecuencias quecontienen seal de televisin y bloquea la banda de frecuencias superiores.

Adems este filtro permite bloquear y limpiar de ruido las capas ms altas de lafrecuencia que es donde toda la electricidad esttica del cableado del hogarsuele interferir ms.

Contenido general de un Cable Modem

Aunque los Cable Mdems puedan variar, existe una arquitectura bsica que

es ms o menos la siguiente:

Hogar

Instalacin

Cable ModemCable

TV Video TV

FiltroSplitter

PC


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Ilustracin 11:Contenido bsico de un Cable Modem

Sintonizador

El sintonizador conecta directamente con la salida a la CATV y convierte un

canal de TV en una baja frecuencia fija (6-40 Mhz). Normalmente suelenhacerse para soportar seales de subida y de bajada a travs del mismosintonizador y lo suficientemente buenos como para recibir las seales QAMmoduladas digitalmente.

Demodulador

Generalmente convierte la seal analgica recibida desde fuera en digital,demodula la seal QAM, realiza una sincronizacin de MPEG y una correccinbsica de errores.

Modulador

Su funcin es prcticamente la inversa que la del demodulador. En el flujode salida realiza una codificacin de los datos, modulacin en QAM en lafrecuencia que toca y una conversin de digital a analgico.

MAC

El mecanismo de la MAC (Media Access Control) se sita entre las rutas deenvo y recepcin de datos. Puede ser implementado ntegramente porhardware o con una mezcla de hardware y software, pero lo cierto es que laMAC de un cable modem es algo ms compleja que su homnima en Ethernet yrealmente no hay MACs que sean capaces de gestionar todo lo relacionado conesta capa sin un poco de ayuda de la CPU.

Interfaz

Es el puente entre el Cable Modem y el ordenador.Como ya hemos visto puede ser Ethernet, USB, PCI...

Sintonizador Demodulador MAC Interfaz

Modulador

Cable Modem


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CPU

Aunque no se muestre en el diagrama, para los cable modem externos esuna pieza necesaria ya que los internos relegan casi cualquier operacin alprocesador sobre el que se colocan (por ejemplo un PC o un MAC).

Downstream

El trmino "Downstream" es utilizado para hacer referencia a la seal debajada de datos recibida por el cable modem.

Las caractersticas elctricas son las siguientes:

Frecuencia 42-850 Mhz en EEUU y 65-850 en Europa

Ancho de Banda 6 Mhz en USA y 8 Mhz en Europa

Modulacin 64-QAM con 6 bits por smbolo (la normal)256-QAM con 8 bits por smbolo (es la ms rpida pero tambin mssensible a los ruidos)

Asimismo las velocidades mximas que se alcanzan son las mostradas en lasiguiente tabla:

64-QAM 256-QAM

6 Mhz 31.2 Mbits/s 41.6 Mbits/s

8 Mhz 41.4 Mbits/s 55.2 Mbits/s

Ya que el canal de bajada es recibido por todos los Cable Modem, el totaldel ancho de banda es compartido entre todos los cable mdems activos en elsistema. Esto es similar a una Ethernet, solo que el ancho de banda

desperdiciado en una Ethernet es mucho mayor. Cada Cable Modem filtra losdatos que necesita de todo el registro transmitido.

Formato del paquete downstream

ContenidoMPEG

SYNCByte

CabeceraMPEG

ContenidoMPEG

SYNCByte

Los datos en el canal de bajada son transmitidos de acuerdo con laespecificacin MPEG-TS ("Transport Stream"), que consisten en un simple

bloque de 188/204 bytes con un byte de sincronizacin fijado al principio decada bloque y una correccin de errores (del tipo Reed-Solomon) que reduce el

5 65 850 Mhz

Upstream2Mhz

Downstream2Mhz


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bloque de 204 a 188 bytes, dejando por tanto 187 para la cabecera y elcontenido MPEG.

Pero esta configuracin puede variar de un operador a otro.

Upstream

El trmino "Upstream" es utilizado para hacer referencia a la seal de subidatransmitida desde un Cable Modem.

Las caractersticas elctricas son las siguientes:

Frecuencia 5-65 Mhz en EEUU y 5-52 en EuropaAncho de Banda 2 MhzModulacin QPSK con 2 bits por smbolo (la normal)

16-QAM con 4 bits por smbolo (que tambin es la ms rpida pero la

ms sensible a los ruidos)

Muchos mdems pueden transmitir en la misma frecuencia, pero cada unotransmite los paquetes en pequeos espacios de tiempo (slots), que pueden sermarcados como "reservados", "de contenido" y "de ordenacin".

Slots reservados

Un slot reservado es uno que esta reservado en el tiempo para undeterminado cable Modem. No habr otro Cable Modem distinto que pueda

escribir en ese slot determinado. El nodo superior es quien asigna los slotsreservados entre los distintos Cable Mdems a travs de un algoritmo deasignacin de ancho de banda (algoritmo que puede variar dependiendo de laempresa suministradora de cable). Estos slots reservados son utilizadosgeneralmente para transmisiones largas de datos.

Slots de contenido

Los slots marcados como "de contenido" estn abiertos para todos los CableMdems para que puedan transmitir en ellos. Si dos Cable Mdems deciden

transmitir en el mismo slot entonces los paquetes colisionarn y se perdern losdatos. El nodo superior mandar entonces una seal de que no fue recibidoningn dato, as los mdems volvern a probar en otro lugar aleatorio.

Slots de ordenamiento

Debido a la distncia fsica entre los nodos y el Cable Modem, el retardopuede variar bastante llegando incluso al rango de los milisegundos. Paracompensar este retardo, todos los Cable Mdems utilizan un protocolo deordenamiento que resincroniza los "relojes" de cada Cable Mdem haciaadelante o hacia atrs para compensar este retardo.


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Para hacer esto, un nmero consecutivo (generalmente 3) de slots sonalineados de vez en cuando. Entonces se ordena al Cable Mdem que transmitaen el segundo de estos slots. El nodo (que mide todo esto) ser quienfinalmente mandar al modem una pequea variacin positiva o negativa paraque corrija su reloj.

El otro propsito del ordenamiento es hacer que todos los Cable Mdemstransmitan a un nivel de potencia (amplitud de seal) que permita que todoslos paquetes del canal de "upstream" lleguen al nodo al mismo nivel. Esto esesencial para detectar posibles colisiones, pero tambin es necesario para unaptima utilizacin del demodulador del canal "upstream" en el nodo central.

Formato del paquete upstream

Contenido

ATM

hueco16 BitsPalabra nica

de identificacin

Cabecera

ATM

Contenido ATM hueco16 bitsPalabra nica

de identificacin

Los datos del canal de subida tambin son transmitidos en pequeospaquetes, por tanto el modulador necesita un mecanismo para poderencadenar los datos sin que existan vacos ni errores. Este mecanismo consisteen utilizar una palabra nica de identificacin (16bits) que precede al contenidodel paquete y que permite comprobar si los datos han sido corrompidos a lolargo de su camino. Adems el uso de la palabra nica permite resincronizar lasseales a cada envo de paquete.

El estndar DAVIC/DVB (europeo principalmente) requiere un paquete delongitud fija, mientras que el estndar MCNS permite utilizar paquete delongitud variable.

La capa MAC (Protocolo de Acceso al Medio)

Los mecanismos de la MAC estn normalmente implementados a travs dehardware o bien mezclando hardware y software. El principal objetivo de laMAC es el de compartir los medios disponibles de un modo razonable, por ellotanto el nodo como el Cable Modem implementan mecanismos capaces de:

Compensar las diferentes prdidas del cable. Es esencial que lospaquetes de subida de todos los Cable Mdems sean recibidos en elnodo al mismo nivel (potencia o amplitud). Si dos Cable Mdemstransmiten al mismo tiempo, pero uno es mucho ms dbil que elotro, el nodo solo "escuchar" la seal ms fuerte y pensar que todoest correcto. Si las dos seales tienen la misma intensidad, la sealser confusa y el nodo asumir que ha habido una colisin.

Compensar los diferentes retardos del cable. El tamao de la redCATV hace que puedan existir retardos en la recepcin de la seal de,incluso, varios milisegundos.

Asignar las frecuencias (y dems configuracin) a los Cable Mdems.El Cable Modem primero escucha el canal de bajada para recoger la


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informacin acerca de dnde y cmo enviar seales de subida.Entonces se registra en el sistema utilizando la configuracin defrecuencia, ...etc. que le corresponde.

Localizar los "slots" en el canal de subida.

Implantacin en el mercado

Actualmente en Espaa, el ADSL esta establecido como el medio msextendido de acceso a Internet de banda ancha para el usuario domstico.

En las grandes ciudades la tecnologa Cable Mdem tambin estfuertemente implantada y rivaliza con las empresas suministradoras de ADSL.

Tambin estn a la espera de saltar al mercado (o terminar de implantarse)nuevas tecnologas como el PLC (que consiste, bsicamente, en la utilizacindel tendido elctrico como medio de acceso a Internet y transmisin de datos).

ADSL

El propietario de la inmensa mayora del cableado telefnico espaol esTelefnica, por la que se presenta como la principal proveedora del servicio

ADSL. Las dems empresas proveedoras generalmente suelen actuar comorevendedoras.

El tipo de conexin que se presenta como "estndar" es el acceso tarifaplana de 24 horas con una conexin 256/128 kbps.

A partir de esta base se suelen realizar variaciones en cuanto al horario de

aplicacin de la tarifa plana o la velocidad contratada. Estas variaciones suelencoincidir en todas las empresas suministradoras y consisten especialmente enofertar una tarifa plana de 14 horas (de 18.00 a 8.00 horas) o bien incrementarlas velocidades de acceso (512, 1024, 2024...).

Ofertar un acceso de tarifa plana que no sea de 24 horas supone que senecesitan implementar mtodos de conexin que recuerdan las viejasconexiones analgicas, esto precisamente supone la anulacin en una de lasvirtudes de la tecnologa DSL: conexin permanente.

Algunas empresas ofrecen un servicio de ADSL "reducido" en el cual sedisfruta de tarifa plana 24 horas pero con una velocidad de 128/128 kbps.

La instalacin del ADSL es tan sencilla que no se necesita un tcnico ymuchas empresas optan por el "pack autoinstalable" que se recibe por correo yque consta del modem (generalmente USB para facilitar ms las cosas) y unconjunto de microfiltros junto a las instrucciones de instalacin.

Aunque poco a poco empieza a desplazarse el modem USB por algo mselaborado como los switches o incluso la tecnologa wireless.

El precio mensual del servicio estndar suele situarse en torno a los 39(ms IVA) y as ha estado prcticamente sin variacin en los ltimos aos.

Las expectativas de futuros indican que los precios se van a mantener entorno a esta cifra pero se aadirn servicios o mejoras (como por ejemplo ms


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velocidad al mismo precio), aunque Telefnica tiene previsto empezar acomercializar la televisin por ADSL en breve.

Cable Mdem

Las empresas de Cable Mdem se repartieron previamente las ciudadessobre las que iban a actuar. En Valencia, por ejemplo, es ONO la empresa quese encarga de ofrecer este tipo de tecnologa.

La falta de empresas que se quieran dedicar a este negocio radica en elenorme desembolso inicial que supone introducir el cable en cualquier ciudad.Por ejemplo, ONO tuvo que levantar el pavimento y cablear todas las calles enlas que deseaba ofrecer sus servicios. Esta tarea necesit varios aos detrabajo, por eso tiene que transcurrir mucho tiempo hasta que se recupere lainversin inicial.

Pero en ese sentido, una vez recuperado del gasto inicial, ya no debepreocuparse por las dependencias que genera el ser un revendedor detecnologa, ya que todo el cableado es propiedad de la empresa suministradora.

La tecnologa Cable Modem va ntimamente ligada al suministro de TV, porlo que la mayora de los servicios bsicos (o estndar) que se ofrecen soncombinados entre acceso a Internet y canales de TV. Aunque tambin esposible adquirir estos productos por separado.

La instalacin de un servicio de Cable Modem no es tan fcil como en el

ADSL ya que tiene que desplazarse un tcnico a hogar del cliente para cableardesde el exterior una toma al interior del inmueble. Desde esa toma luego secablea con coaxial hasta el modem y/o el aparato decodificador de TV.

El acceso a Internet se factura mediante una tarifa plana pero no existenvariaciones en el horario de aplicacin: siempre es de 24 horas.

Si que existen, en cambio, variaciones de precio en cuanto a la velocidadcontratada, que suele variar entre los 150 kbps mnimos y varios Mb. En estesentido, para una empresa de cable, variar la velocidad de acceso esrelativamente fcil: no necesita cambiar de cableado o de mdem, simplementedesde la central se aumenta el ancho de banda disponible para cada receptor.

Los precios ofertados por las compaas de Cable suelen ser ligeramenteinferiores (o en todo caso mayor calidad a mismo precio) que las empresas de

ADSL. Pero tienen que hacer frente a una competencia muy dura.

Bibliografa

Para realizar este trabajo se ha empleado fundamentalmente informacinobtenida desde Internet.

www.cable-modems.orgwww.iec.org


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www.bandaancha.stwww.dsl-forum.orgwww.tuketu.com

Se ha obtenido algo ms de informacin de la siguiente fuente en papel

impreso:

Tecnologas ADSL y xDSLWalter Goralski

Hill Associates, IncMcGraw Hill

xDSL y Cable Modem

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