SET 39 Call For Papers

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ADSL

      3345

Autor: Ca0s
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        \|/                 caos@ezkracho.com.ar                 \|/ 
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            T E M A R I O

     0.     Introduccion.
     1.     Que significa ADSL ?
     2.     Arquitectura de la red ADSL.
     3.     Distribucion del ancho de banda.
     4.     Condiciones que afectan la transmision.
     5.     Especificaciones del ATU-R (Cisco 677).
     6.     Configurando el CBOS (SO del Cisco 677).
     7.     Contacto.





                           - Have a lot of fun ! -





     0.     Introduccion.


 El DSL al contrario de otras nuevas tecnologias que utilizan transmision
 via fibra optica o via atmosfera para conectarse a Internet, nace para
 aprovechar el tendido telefonico existente del cable de par de cobre.
 Hay varios tipos de transmision de datos via DSL los cuales difieren
 segun la velocidad y el metodo de transmision como son:

  VDSL (Very-High-Bit-Rate DSL)    velocidades de 12Mb/53Mb
  ADSL (Este se detalla mas abajo) velocidades de 1.5Mb/8Mb
  HDSL (High-Bit-Rate DSL)         velocidades de 2Mb/2Mb
  SDSL (Symmetric DSL)             velocidades de 768Kbps/768Kbps
  IDSL (ISDN DSL)                  velocidades de 144Kbps/144Kbps

 En este texto nos concentraremos en ADSL ya que es el mas popular dentro
 de la familia xDSL. Toda la informacion que expondre sera basada en la
 implementacion que esta haciendo en Argentina una de las dos prestadoras
 de telefonia basica, por lo que algunas cosas especificas pueden variar
 segun el pais donde nos encontremos pero el funcionamiento en general es
 el mismo. Tambien quiero aclarar que cuando me refiero al xDSL como nueva
 tecnologia es porque en Argentina recien aparece, al contrario de muchos
 paises, pero igualmente sigue siendo una tecnologia relativamente nueva.
 Inclui toda la informacion tecnica que encontre pero tratando de ser lo
 mas claro posible, asi que disfrutenlo!

 
 
     1.     Que significa ADSL ?


 ADSL (Asymetric Digital Subscriber Line = Linea de abonado Asimetrica
 Digital) es una nueva tecnologia de acceso a Internet que permite una
 transmision de datos en forma digital a alta velocidad sobre el par de
 cobre de la linea telefonica. Esta tecnologia utiliza espectros de
 frecuencia distintos a los que utiliza la voz, por lo que por una misma
 linea telefonica podriamos hablar y estar conectados a Internet al
 mismo tiempo. Ahora veamos el porque de sus siglas en ingles:

 A (Asymetric = Asimetrico)
  Es asimetrico porque la velocidad de transmision de la red a la casa
  del usuario es distinta a la velocidad de transmision de la casa del
  usuario a la red; con esta clase de DSL vamos a tener una mayor velocidad
  de bajada que de subida.
  
 D (Digital = Digital)
  Es digital porque las se~ales electricas transmitidas entre el terminal
  del usuario y el terminal ubicado en la central son digitales, al
  contrario de las se~ales analogicas que se transmite en un enlace
  telefonico tipico.
  
 SL (Subscriber Line = Linea de abonado)
  Esta tecnologia aprovecha el tendido telefonico que posee cable de par
  de cobre, y esta pensada para usar una linea telefonica de un usuario
  comun.
  
 

      2.     Arquitectura de la red ADSL


 En esta grotesca ilustracion vamos a ver la arquitectura tipica de una
 red ADSL:
  
     .--------------.     .--------------.
     | Computadora  |     |   Telefono   |
     `--------------'     `--------------'
             *                    *
     .--------------.             *
     |    ATU-R     |             *
     `--------------'             *
             *                    *
     .----------------------------------.
     |         Splitter Usuario         |
     `----------------------------------'
                      **
                      **
		      ** -------------------->  Linea Telefonica  
		      **
		      **
     .----------------------------------.
     |         Splitter Central         |
     `----------------------------------'
            *                    *
     .-------------.             *
     | Multiplexor |      .-------------.
     |    ADSL     |      |   Central   |
     | ATU-C ATU-C |      |  Telefonica |
     `-------------'      `-------------'
            *                    *
     .-------------.             *
     |   Red ATM   |             *
     `-------------'          Usuarios      
      *    *     *          Telefonicos
     ISP1 ISP2  ISPx          Comunes

 Como ven la arquitectura de la red ADSL basicamente es muy simple, ahora
 veamos cada una de sus partes:
 
 ATU-R: este es el modem digital que se instala en el domicilio del
 usuario y que esta conectado a la linea telefonica y a la computadora,
 los datos son modulados mediante el uso de modulacion DMT segun
 ITU-T 992 I, sobre una banda de frecuencia superior a la del servicio
 telefonico comun (POTS = Plain Old Telephone System), osea arriba de
 los 4 khz aproximadamente.
 
 Splitter: es el elemento que divide la informacion de voz (POTS) y la
 de datos; y que tambien evita las interferencias provocadas sobre la
 transmision de datos cuando se cuelga(on hook) o se levanta(off hook) el
 tubo del telefono del lado del usuario.
 El Splitter es basicamente un filtro que va a dividir "los bajos" en una
 banda de 0 a 4 khz y "los altos" en una banda mayor a 4 khz aproximadamente.
 Al filtrar "los bajos" separamos la voz y eliminamos las interferencias
 provocadas sobre la transmision de datos del usuario; de la misma forma al
 filtrar "los altos" separamos los datos y permitimos que la transmision de
 datos no afecte a la de voz.
   
 ATU-C: es el modem digital que esta ubicado del lado de la central; este
 debe usar el mismo tipo de modulacion que el ATU-R. Generalmente es una
 tarjeta que se insertara en el equipo que concentra y multiplexa el
 trafico de datos o DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer).
 Como cualquier modem analogico lo tendremos en sus 2 tipicas modalidades:
 interno y externo.
 
 Multiplexor ADSL (DSLAM): este es el componente que concentra y multiplexa
 el trafico de los canales de datos que lo atraviesan.
 Antes del DSLAM estara el cableado proveniente del Splitter de la Central
 que separo la informacion de voz y datos provenientes del usuario, y del
 otro lado del DSLAM se encontrara la red de datos (Red ATM) que proveera
 el camino para llegar a los diferentes proveedores de Internet (ISP).
   
 Osea que basicamente todo el camino seria asi; de la casa del usuario
 tenemos por un lado nuestro aparato de telefono comun(POTS) y por otro
 lado la computadora con el modem(ATU-R), estos dos en el camino hacia la
 central primero pasan por el splitter instalado en la casa del usuario que
 va a dividir lo que es voz por un camino y lo que es datos por otro; luego
 de pasar por el tendido telefonico llega al splitter ubicado en la central
 que va a separar lo que es voz hacia la central telefonica comun para
 poder hablar con cualquier persona y lo que es datos hacia el DSLAM que es
 donde estan ubicados los modems de la central(ATU-C), a partir de aqui va
 hacia la Red ATM y mediante un router llegara a los distintos ISPs(Internet
 Service Provider) para validar user y pass en un RADIUS y finalmente acceder
 a Internet.
 
 

     3.     Distribucion del ancho de banda. 


 Ahora vamos a ver la distribucion del ancho de banda usado para ADSL en
 la linea telefonica:
 
   *
   . Amp 
   .                Tasacion    
   .       -            -         -   -   -             -   -   -
   .      - -          - -        -   -   -             -   -   -
   .     - - -        - - -      - - - - - -           - - - - - -
   .    - - - -       - - -      - - - - - -   * * *   - - - - - - 
   .   -  POTS -      - - -      - - - - - -           - - - - - - 
   .  - - - - - -     - - -      - - - - - -           - - - - - -
   . - - - - - - -    - - -      - - - - - -           - - - - - -    
 ....................................................................* Freq
   . 0,3Khz   4Khz 12Khz/16Khz  26Khz                        1,104Mhz
  
  
   *                                                                 *
   ...................................................................
                                    *
               256 portadoras (4,3125Khz x 256 = 1,104Mhz)
 
 Analizando las frecuencias vemos dos bandas bien definidas. La primera
 de baja frecuencia, que corresponde al espectro clasico de un POTS o del
 canal telefonico basico, que aproximadamente se ubica entre los 0 a 4 Khz.
 Y la segunda formada por 256 portadoras que corresponden a las 
 modulaciones para transmitir las se~ales ADSL.
 El tipo de modulacion que se utiliza en ADSL y el cual se ha implementado
 en Argetina es DMT (Discrete Multi-Tone), aunque en realidad es DMT2.
 Como vemos en el grafico, el ancho de banda utilizado por el canal
 telefonico(POTS) que generalmente es de 3100 Hz, osea una banda de
 frecuencias que va desde los 300 Hz hasta los 4000 Hz aproximadamente,
 es mas que aceptable para una transmision de voz con buena fidelidad.
 Para un mejor aprovechamiento del espectro de frecuencias se desarrollo
 un sistema llamado FDM (Multiplexacion por Division de Frecuencia) en el
 que se multiplexaban varios canales en un mismo medio fisico asignandoles
 a cada uno de ellos una porcion del espectro de frecuencias.
 Eso se lograba centrando cada canal sobre una portadora determinada, donde
 cada portadora tenia un valor diferente. Asi lograba ubicarse un canal a
 continuacion de otro en ese espectro.
 Si bien DMT no es FDM, ya que DMT es mucho mas complejo, el sistema lo
 que hace es utilizar 256 portadoras una a continuacion de la otra. El
 efecto que conseguimos es que hay un desplazamiento de cada canal, uno a
 continuacion del otro y cada uno centrado sobre una portadora distinta.
 Por lo tanto al efectuar la cuenta: 256 portadoras x 4,3126 Khz por cada
 canal, da un resultado de 1,104 Mhz que es la frecuencia maxima utilizada
 en ADSL.
 
 
 
     4.     Condiciones que afectan la transmision.
 
 
 Ya que la transmision de ADSL se realiza sobre el par de cobre de una
 linea telefonica comun, hay muchos factores externos que pueden afectar
 la transmision. Veamos algunos:
 
 Atenuacion: a medida que mayor sea la longitud de los cables, las se~ales
 que transmite el modem ADSL se ven atenuadas debido a la resistencia
 ofrecida por el par de cobre. Aproximadamente dentro de un area de 5 Km
 se calcula que la transmision va a ser optima, aunque yo lo probe con un
 cableado de 8 Km y la transmision no fue afectada en absoluto.
 
 Diafonia: la cercania entre los pares de cobres provoca un acoplamiento
 electromagnetico entre los mismos, pudiendo producirse una deformacion en
 las se~ales que transporta el par de cobre.
 
 Desadaptacion de Impedancias: cuando el par de cobre utilizado posee
 tramos de distintos calibres, se producira reflexiones de las se~ales
 transmitidas debido a las diferencias de impedancias caracteristica de
 cada tramo.
 Este mismo fenomeno se presenta cuando en el camino de las se~ales
 existen demasiadas derivaciones o bridge stap.
 
 Ruidos o Interferencias: otro factor que puede afectar las velocidades
 de transmision son las interferencias de radios AM, cuyas portadoras se
 encuentran en la misma banda de frecuencia que las que utiliza ADSL,
 osea alrededor de 1 Mhz.
 Los ruidos impulsivos, osea los que tienen una potencia alta pero en
 breve intervalos de tiempo tambien pueden afectar la velocidad de
 transmision.
 Un factor de menos comun pero que puede llegar a influir sobre el par de
 cobre son las variaciones en la temperatura ambiente.
 
 Componentes de Telefonia: la linea telefonica de par de cobre utilizado
 para transmitir los datos por ninguna causa debe poseer ningun elemento
 externo como los que se describen a continuacion:
  Bobinas de Carga (esto jamas).
  Multiplicadores de Pares.
  Pares Multiplicados.
  Elementos de proteccion electrica que limiten el ancho de banda.
  Discontinuidad de masa de empalmes del multipar.
  Filtros para la interferencia de radio AM.
  
  
  
     5.     Especificaciones del ATU-R (Cisco 677).
  

 El ATU-R que como ya lo explicamos es el modem digital que se va a instalar
 en la casa del usuario, y va a variar segun la empresa que lo implemente.
 En nuestro caso todo el hardware que compone la red ADSL va a ser provista
 por Cisco, y el ATU-R que vamos a usar va a ser el Cisco 677; pero aparte
 de Cisco tambien se puede usar tecnologia de Alcatel o cualquier otra
 empresa. 

 Estas son algunas de las especificaciones tecnicas que va a tener nuestro
 ATU-R (Cisco 677):
 
  .Modulacion de frecuencia DMT2 para ADSL, basado en capa fisica.
 
  .Interface de velocidad adaptable DSL, con velocidades de recepcion
   de datos de hasta 8Mbps y velocidades de transmision de datos de
   hasta 1Mbps.

  .Interfaces Ethernet 10BaseT o 100BaseTX, compatibles con IEEE802.3
   y 802.3u de Fast Ethernet.
  
  .Delineacion de celula ATM segun ITU-T 1.432.
  
  .Soporta PVC'S (Circuitos Virtuales Permanentes) segun el foro de ATM.
  
  .LED's de status que registran la actividad Ethernet y ADSL.
  
  .Totalmente compatible con el multiplexor de ATM Cisco ADSLAM.


 Estas son algunas de las caracteristicas del hardware del Cisco 677:
 
  .Especificaciones fisicas:
    Dimensiones: 12.7 cm x 15.7 cm x 4.5 cm
    Peso: 1.5 lb
  
  .Especificaciones de las interfaces:

   .Interface LAN: Conector: Rj45
                   Cable: 10Base-T/100Base-TX Ethernet, half duplex,
		          compatible con IEEE 802.3 y 802.3u

   .Interface de gestion: Conector Rj45
                          Baud Rate: 9600 a 38400 Kbps
			  Bits de Datos: 8
			  Paridad: ninguna
			  Bits de Stop: 1
			  Control de flujo: ninguno

   .Interface ADSL: Codificacion: DMT
                    Conector: Rj11

   .Requerimientos de alimentacion: 5V cc, 1.2 Amp.
                                    Nota: se enchufa mediante un
				    transformador a 220 V.
				          
			
			
     6.     Configurando el CBOS (SO del Cisco 677). 
 

 El Cisco 677 cumple la funcion de un modem pero en realidad es un peque~o
 router, por lo que trae dentro un sistema operativo llamado CBOS. Los que
 ya tengan experiencia con routers o en la configuracion de estos lo
 siguiente les resultara muy basico, pero lo que veremos es simplemente
 la configuracion basica para dejar nuestro Cisco 677 funcionando con ADSL.
 
 Lo primero sera conectar el Cisco 677 a la computadora con un cable en el
 puerto Com2, Com1 u otro alternativo. 
 La configuracion del puerto debe ser:
  Bits por segundo: 38400
  Bits de datos: 8
  Paridad: ninguna
  Bits de stop: 1
  Control de flujo: ninguno
  
 Una vez que estemos conectados nos aparecera lo siguiente:
 
	Hello!
	CBOS v2.0.1
	
 Quiero aclarar que la sintaxis de lo comandos que mostrare para este
 ejemplo son para la version 2.0.1 del CBOS, ya que algunos Cisco 677
 ya vienen con una nueva version de este sistema operativo.
 Luego del mensaje que nos aparecio primero presionando la tecla ENTER nos
 aparecera el login:
 
	User Access Verification
	Password:

 Generalmente aqui no viene ningun password configurado por lo que
 presionando ENTER deberiamos poder loguearnos.
 El CBOS permite dos modos de operacion:
  .exec
  .enable
 El primero es un modo global que permite funciones de solo lectura y el
 segundo es un modo privilegiado que nos permitira lectura y escritura
 en la memoria NVRAM (Non-Volatile Random Access Memory); cuando accedamos
 al CBOS por defecto ingresaremos en modo exec.
 Identificamos que estamos logueados en el CBOS en modo exec por el prompt
 que tiene una ">", ahora pasemos al modo enable:
 
	cbos> enable
	Password: ****

 Luego de escribir la contrase~a ya estariamos logueados en modo
 privilegiado. Les comento que al pedirles la contrase~a no estaria de
 mas probar presionar ENTER ya que muchas veces no esta configurado
 correctamente, y en algunos casos como paso con los Cisco 675 venian
 de fabrica sin contrase~a. Identificamos que estamos en modo enable
 por el prompt que tiene un "#":
 
	cbos#

 Una vez que estamos en modo enable tenemos que configurar el Cisco 677
 para que opere en modo bridging.
 Brevemente quiero decir que cuando el Cisco 677 opera en modo bridging
 actua como un cable que conecta una PC local directamente con la red
 del proveedor del servicio. Los datos en formato Bridge se encapsulan
 usando el RFC1483 o el protocolo PPP(BPC) para permitir el transporte
 de esos datos. Como los bridges operan en la subcapa de MAC de acceso
 al medio, las aplicaciones que requieren comunicacion IP, como ser,
 Telnet, TFTP, RADIUS, Syslog o Ping, no van a estar disponibles a menos
 que configuremos un gerenciamiento VC(Virtual Circuit Management).
 Una vez que habilitamos el management RFC1483 ya vamos a poder gestionar
 al router(Cisco 677) mediante Telnet, y tambien tendremos disponibles
 el comando Ping y TFTP.
 El procedimiento para configurar el 677 en modo bridging seria el
 siguiente (siempre en modo enable):
 
  	cbos# set bridging rfc1483 enabled
	cbos# set bridging management enabled
	cbos# set int eth0 ip "direccion_IP" "mascara"
	cbos# set interface wan0-0 close
	cbos# set interface wan0-0 vpi 0
	cbos# set interface wan0-0 vci 33
	cbos# set interface wan0-0 open
	cbos# set tftp enabled
	cbos# set rfc1483 enabled 
	cbos# set syslog enabled 
	cbos# set prompt "cualquier_palabra" 
	cbos# set syslog "IP_server_que_recibe_las_alarmas"
	cbos# write
	cbos# reboot

 Aqui vemos tambien que al configurar el port ethernet debemos asignarle
 una direccion IP y una mascara al puerto, esta informacion obviamente es
 dada por nuestro proveedor. El Cisco 677 posee dos tipos de ports WAN:
 fisico (wan0) y logico (wan0-x); el port WAN fisico conecta al 677 a la
 red WAN y los ports WAN logicos permiten crear conexiones virtuales de
 WAN para multilpes destinos. Para configurar ports logicos WAN le debemos
 proveer de conecciones virtuales ATM.
 Bueno, una vez hecho este procedimiento ya tendriamos nuestro Cisco 677
 configurado correctamente. Si queremos cambiar las contrase~as lo hacemos
 de esta forma:

	cbos# set password enable "nueva_contrase~a"
	cbos# set password exec "nueva_contrase~a"
 
 y para guardar los cambios y salir del CBOS:
 
	cbos# write
	cbos# quit

 Por ultimo quiero decir que por default el 677 viene configurado con
 velocidades de 8.302 Mbps de recepcion y 0.832 Mbps de transmision, y
 la velocidad maxima de transmision solo la podremos configurar desde el
 equipo ADSL en la central. Igualmente el 677 automaticamente se entrena
 a la velocidad de linea ideal, nos daremos cuenta cuando este pasando ya
 que las luces verdes del equipo estaran titilando.
 


     7.     Contacto.


 Para realizarme cualquier tipo de comentario, duda o crititca me pueden 
 escribir a:
 
                       caos@ezkracho.com.ar
 
 Les recomiendo que visiten mi HomePage en la cual no encontraran nada util
 pero puede ser muy divertida ;)
 
                      www.ezkracho.com.ar/caos 
 
 Espero que hayan disfrutado de la informacion contenida en este texto y
 les haya servido como un punto de partida para indagar mas sobre ello.
 Les envio un gran abrazo a todos los amigos "del otro lado del
 charco.." :)
 
             y hasta la proxima!!



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