vdslLa tecnología DSL permite velocidades de conexión superiores a 100 Mbps, una cifra que paradójicamente alcanza utilizando un soporte mucho más humilde que parecía limitado a 33 Kbps: hablamos del par de cobre telefónico. ¿Cómo es posible?

Cuando se desplegaron las líneas telefónicas convencionales, POTS (Plain Old Telephone System), su único propósito era el de transportar voz (desde los 100 Hz hasta los 17 KHz) con una calidad aceptable (tomando únicamente la fracción desde los 300 Hz hasta los 3 KHz). Pero gracias al esfuerzo constante por aprovechar al máximo las infraestructuras disponibles, pronto se incorporaron soluciones para aumentar la distancia máxima (pupinización, krarup-erización…), reduciendo la distorsión en las frecuencias de interés. Pero, como dijo Walter Lewin, “There’s no free lunch in physics”, y por tanto, el precio que se paga por mejorar las propiedades en una banda es empeorarlas en otras. Por esas y otras razones, todo el sistema orbitaba alrededor de la idea de que “la banda que se comporta bien es de los 300 Hz a los 3 KHz”.

Hacia el año 1950, la mayor compañía telefónica del mundo, Bell Labs, era consciente de que no conocía las bases que sustentaban su negocio: transportaba información, pero no disponía de su unidad de medida. Su gran disponibilidad de recursos le permitía contar con un batallón de matemáticos sin tarea específica asignada y cuyo único compromiso consistía en estar disponibles si alguien de la empresa les presentaba un problema. Uno de ellos era Claude Shannon, quien estableció una definición precisa y una unidad de medida para el concepto hasta entonces difuso de la información: el bit (binary digit). Una vez se dispuso de una unidad de medida, ya se podía intentar calcular cuánta información cabía en una línea de transmisión determinada. Basándose en trabajos previos de Nyquist, el matemático estableció lo que se conoce como límite de Shannon.

El límite de Shannon y su relación con la tecnología DSL

El límite de Shannon es la historia de un barquero, Claude, que dispone de una barcaza que solo puede llevar un contenedor, con mayor o menor anchura y altura, pero solo uno. Y las barcazas transitan por ríos atravesados por puentes. Y Claude se encuentra con el problema de atravesar un puente. Es obvio que:

a) Si el contenedor es más ancho que el ojo del puente por el que decide atravesar, saldrá por el otro lado con cierta “distorsión” (provocada por los pilares del puente).Si el contenedor es más alto de lo que permite el ojo del puente, tendrá lugar una nueva distorsión al salir por el otro lado.

La altura que puede alcanzar el contenedor depende de varios factores:
b.1)La altura mínima del puente en todo lo ancho de la carga (bóveda).
b.2) El nivel del río.
La sección del contenedor (m2) que Claude puede transportar sin causar desperfectos es una función del ancho del contenedor que decida utilizar (a), la luz del ojo (b.1) y el nivel de río (b.2).

Si quiere transportar un contenedor de sección mayor (y aumentar sus beneficios como barquero), las alternativas son:

c.1) Remodelar el puente para hacer el ojo más ancho (distancia entre pilares).
c.2) Remodelar el puente para hacer el ojo menos abovedado y más rectangular.
c.3) Reducir el nivel del río.

Pero el barquero, en su lucha por mejorar, se plantea la posibilidad de utilizar múltiples barcazas iguales, de un ancho fijo y reducido, y ponerlas una al lado de otra: cada barcaza podrá transportar un contenedor, pero la altura de estos podrán ajustarse a la forma del ojo del puente e incluso dejar huecos (sin barcaza) para evitar los pilares o zonas prohibidas y aprovechar así los ojos adyacentes del puente: Claude ha inventado el sistema de discrete (puede usar 1, 2, 3… barcazas, pero no 2.5) multi (varias) barcazas.

Una parte fundamental de la tecnología DSL no es más que la adaptación de la idea de Claude al mundo de las comunicaciones. En su modelo de una sola barcaza, tenemos que:

El ancho del ojo del puente (a) no es más que el ancho de banda del canal utilizado (medido en Hz).
La altura útil del ojo del puente (b.1) es la señal máxima que podemos transmitir
El nivel del río (b.2) es el nivel de ruido (medida la relación entre ambas en dB)
• La sección del contenedor es la capacidad del canal de transmisión (en bits por segundo). Y si queremos aumentar la capacidad de nuestra conexión, las alternativas son:
c.1) Nueva línea de transmisión (coaxial, fibra óptica…).
c.2) Mejora de la respuesta en frecuencia (eliminación de inductancias, ramas laterales…).
c.3) Diseño de sistemas de mayor inmunidad al ruido y/o sensibilidad (mejores modulaciones).

En el caso del canal vocal del par de cobre, tenemos un ancho de banda de unos 3 KHz, una relación entre la señal máxima y el nivel de ruido de unos 30 dB, valores que determinan una capacidad (límite de Shannon) de unos 30 Kbps. En su momento, suficiente para conectarse a la WOPR y jugar un rato a la Guerra Termonuclear Global.

El modelo de varias barcazas se traduce en la conocida como Discrete Multi Tone o DMT, base de los sistemas DSL: multitud (en VDSL2, más de 4000) de señales independientes, de un ancho de banda limitado (4 KHz) y que transportan tanta carga (de 0 a 60 Kbps) como las condiciones específicas del canal en su zona le permiten para no violar el límite de Shannon de esa portadora.

Las tecnologías DSL han ido avanzando: desde las 256 portadoras, frecuencias hasta 1 MHz y 8 Mbps de G.992.1 (primer estándar DSL) hasta las más de 4000 portadoras, frecuencias de 35 MHz y más de 100 Mbps de VDSL2.

Teldat integra en sus equipos interfaces DSL de todos los estándares, desde G.992.1 hasta VDSL2 35a Super Vectoring, tanto POTS como RDSI.

¡Y todo sobre un cableado del que no se esperaba mucho más de unos 30 Kbps!


Sobre el autor

Santiago Font
Santiago Font
Ingeniero de Telecomunicación en el departamento de I+D. Dentro de dicho departamento está especializado en xDSL.

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