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Como funcionam os Modems ADSL - Asymetric Digital Subscriber line (TEL029)

As novas tecnologias de telecomunicações visam levar as informações cada vez com maior velocidade, uma exigência da Internet. No entanto, a rapidez com que estas novas tecnologias são desenvolvidas faz com que os leitores da área da técnica nem sempre consigam fazer seu acompanhamento obrigando-os sair em busca de informações sobre seu princípio de funcionamento, tecnologia empregada e aplicações. Nem sempre estas informações são acessíveis ou fáceis de entender e o leitor que precisa estar em dia com o que há de novo se vê em dificuldades. A tecnologia ADSL é um desses casos e neste artigo procuramos explicar aos nossos leitores exatamente o que ela significa.

A tecnologia comum usada para as comunicações telefônicas que faz uso de sinais analógicos não é a mais apropriada para as necessidades crescentes de transportar um volume enorme de informações.

Cada vez mais pessoas estão ligadas à Internet e cada vez maior velocidade na transmissão dos dados é exigida.

Para que o leitor tenha uma idéia de como são lentas as linhas telefônicas comuns basta dizer que usando um modem de 28,8 kbps precisamos de 25 minutos para transmitir um arquivo de 10 megabytes.

O problema para a ocupação das linhas telefônicas por longos intervalos não está apenas na conta que precisamos pagar.

As linhas telefônicas são projetadas para manusear "pacotes" de chamadas de 3 minutos e nos horários de pico os pacotes máximos previstos são de 9 minutos.

A ocupação da linha por mais de 10 minutos seguidos é algo que traz problemas inclusive para as empresas de telefonia.

Com a finalidade de adequar as linhas telefônicas tradicionais de modo que elas possam manusear informações transmitindo-as com muito maior velocidade foi criada a tecnologia ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) ou Linha de Assinante Assimétrica Digital.

 

O que é a tecnologia ADSL

ADSL é uma tecnologia de processamento de sinais digitais para comutação e roteamento através de linhas telefônicas com alta velocidade.

O ponto principal da tecnologia ADSL é proporcionar faixa passante mais larga para os sinais que possam atender as exigências de demanda da Internet.

Originalmente tecnologia ADSL foi criada em 1994 para proporcionar a possibilidade de se usar as linhas telefônicas para jogos interativos, multimídia e teleconferência.

Em 1997 um estudo feito pelo NOP Reserach Group mostrou que mais de 250 000 ingleses compravam alguma coisa pelo sistema on-line cada mês.

Este mesmo estudo mostrou que 10% das mais de 4,5 milhões de pessoas na Inglaterra que estariam plugadas na Internet eram mulheres e estariam fazendo compras por este sistema.

Tudo isso exigia a criação de um sistema mais rápido de transferir dados pelas linhas telefônicas.

A tecnologia ADSL pode transferir dados pela linha telefônica numa velocidade perto de 200 vezes maior do que as linhas comuns e mais de 90 vezes mais rápido que as linhas ISDN.

Basicamente a tecnologia ADSL oferece as seguintes vantagens:

  • É mais rápida. Um arquivo de 10 Mbps pode ser transferido em apenas 10 segundos usando um modem ADSL. Modems super-rápidos ADSL podem transmitir dados numa velocidade de 8 megabits por segundo.
  • É fácil de instalar. As linhas de pares trançados podem ser usadas para transmissão dos dados ADSL não havendo necessidade de novas instalações.
  • É barata

 

Como Funciona

O ponto crítico das instalações telefônicas é a chamada "last mile" ou última milha que corresponde ao pedaço de fio que vai da casa do assinante até o cabo mais próximo de sinais.

Esta "ultima milha" na verdade pode chegar até a 6 quilômetros em alguns casos, dependendo da "qualidade" das conexões e de algumas outras condições locais.

O par trançado que é usado neste caso ou fio comum apresenta indutâncias e capacitâncias reduzem a banda passante e que oferecem uma séria dificuldade para a transmissão de dados de alta velocidade, conforme sugere a figura 1.

 

O par trançado apresenta indutâncias e capacitâncias.
O par trançado apresenta indutâncias e capacitâncias.

 

Conforme mostra a figura 2 a faixa passante da maioria das linhas telefônicas não vai além de 4 kHz o que permite o uso (e sofrível) apenas da voz para as comunicações.

 

Faixa passantes da maioria das linhas telefônicas.
Faixa passantes da maioria das linhas telefônicas.

 

Na verdade, quando o telefone foi inventado ninguém poderia imaginar que ele poderia ser usado para transmitir algo mais que não fosse a voz!

Os modems modernos manuseando a fase, nível dos sinais e outras características conseguem milagres aumentando a capacidade de transmissão de uma linha telefônica para até 56 kbps mas isso é o limite.

A idéia básica do ADSL é usar uma técnica sofisticada de processamento de sinais através de modems especiais que possibilitem a utilização dos fios comuns telefônicos sem precisar de uma faixa passante mais larga que a existente e mesmo assim transmitir uma quantidade muito maior de dados.

Com a tecnologia ADSL é possível estender a faixa passante para 1 MHz em linhas comuns e manuseando os dados dentro desta faixa, conseguir velocidades de até 8 Mbps.

Para isso, a informação dentro da faixa é dividida em três canais, conforme mostra a figura 3.

 

A distribuição dos sanais no ADSL: freqüências mais altas são usadas por um canal
A distribuição dos sanais no ADSL: freqüências mais altas são usadas por um canal "downstream" de alta velocidade; as freqüências mais baixas são usadas para a voz.

 

Um canal para baixar informações (downstream) de alta velocidade é colocado na faixa mais alta de frequências, um canal intermediário de alta velocidade bidirecional (downstream/upstream) e um canal convencional de voz.

Disponibilizando os três canais pode-se ao mesmo tempo, por exemplo, utilizar o canal de alta velocidade para se fazer o download de um filme, o canal de velocidade média para ler ou enviar um E-mail e o canal de voz para manter uma conversação comum.

Veja que a grande vantagem deste sistema é preservar o sistema convencional das comunicações de voz, simplesmente acrescentando novas possibilidades à mesma linha.

Com a utilização da capacidade completa do canal pode-se ir além trabalhando-se com quatro canais MPEG de vídeo comprimido sem interrupção nos serviços normais de telefonia.

 

Assimetria - otimizando o sistema

A assimetria vem do fato de que usando a Internet as pessoas tendem a movimentar dados em maior quantidade numa direção do que em outra. De fato, passamos a maior parte do tempo recebendo dados do que enviando.

Levando em conta isso, a tecnologia ADSL disponibiliza uma velocidade maior para o downstream do que para o upstream.

Assim, para movimentar dados para a casa do assinante temos uma velocidade de 8 Mbps enquanto que da casa do assinante para a rede a velocidade é de apenas no máximo de 640 Mbps.

 

O sistema na Prática

Na figura 4 temos o modo como funciona um sistema usando modems ADSL.

 

Os elementos do sistema ADSL.
Os elementos do sistema ADSL.

 

Os modems ADSL são ligados ao computador, vídeo e também ao telefone comum conectando com roteadores para Internet e também para sistemas que transferem a voz para os telefones chamados.

Na casa do assinante fica um dos modems enquanto que na empresa telefônica ficam os conjuntos de modems em racks.

Os modems da empresa telefônica separam o que é voz do que é dado enviando-os aos circuitos apropriados.

As chamadas de voz são enviadas à rede telefônica comum enquanto que os dados são enviados via uma Ethernet e roteador, eventualmente uma linha de alta velocidade OC-3 de 155 Mbps ao provedor local de acesso à Internet.

 

Conclusão

Apesar do acesso via modem ADSL ser dos mais comuns em nossos dias, muitas alternativas já aparecem para atender os que desejam outras formas de acesso à Internet.

Assim, temos muitas empresas de TV à cabo que oferecem um acesso rápido e barato, além de empresas que o fazem por links sem fio.

 

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