O que é e como funciona o ADSL?

Introdução

Há várias tecnologias que possibilitam acesso à internet. Uma das mais conhecidas é o ADSL. Sigla para Assymmetric Digital Subscriber Line (algo como "Linha Digital Assimétrica para Assinante"), este padrão é bastante popular porque aproveita a infraestrutura da telefonia fixa, permitindo conexões velozes a preços relativamente baixos. Neste texto, você saberá o que é ADSL, entenderá como este padrão funciona, assim como conhecerá brevemente suas variações, como ADSL2, ADSL2+ e VDSL.


O que é ADSL?

Quando a internet começou a se popularizar, a maioria das pessoas usava conexões dial up, conhecidas como "conexões discadas" no Brasil. Para isso, era necessário conectar o computador a um modem e este, por sua vez, a uma linha telefônica. Em seguida, o usuário tinha que utilizar um programa específico para discar ao número de um provedor de forma a estabelecer a conexão.

O problema é que conexões discadas oferecem muitas desvantagens: são lentas - por padrão, suportam até 56 Kb/s (kilobits por segundo) -, deixam a linha telefônica ocupada, estão sujeitas à tarifação convencional por minuto de uso e podem apresentar instabilidade, fazendo com que uma nova conexão tenha que ser estabelecida de tempos em tempos.

A tecnologia ADSL, cujo surgimento se deu em 1989, se mostra como uma alternativa viável porque também utiliza a infraestrutura da telefonia convencional (tecnicamente chamada de POTS, de Plain Old Telephone Service), mas o faz sem deixar a linha ocupada. Além disso, o padrão é capaz de oferecer velocidades de transferência de dados altas e a sua tarifação é feita de maneira distinta das chamadas telefônicas.

Na verdade, o ADSL não é um padrão único, mas sim parte de uma "família" de tecnologias chamada DSL (Digital Subscriber Line) ou apenas xDSL. Entre as especificações "irmãs" estão padrões como HDSL e VDSL, que também serão abordados neste texto.


Como serviços ADSL funcionam?

Ao utilizar uma linha telefônica comum, você sabe que, se alguém tentar te ligar naquele momento, a pessoa receberá um aviso dizendo que o seu número está ocupado. Da mesma forma, você não poderá utilizar esta linha para realizar uma nova chamada enquanto não sair da ligação que está em andamento. Sendo assim, como é que as tecnologias DSL conseguem estabelecer conexões à internet sem deixar a linha ocupada?

Na verdade, não há nenhuma "mágica" nisso. O que acontece é que, quando o telefone está sendo utilizado para uma chamada de voz, esta utiliza apenas uma pequena parte da capacidade de transmissão da linha. O que algumas tecnologias DSL fazem é justamente aproveitar a parte não utilizada.

Isso acontece porque, normalmente, uma chamada de voz - a parte POTS - utiliza uma frequência de onda muito baixa, entre 300 Hz e 4000 Hz. Trata-se de um intervalo que corresponde a uma faixa muita pequena da capacidade da linha. O restante pode então ser utilizado para aplicações que funcionam em frequências maiores. É neste ponto que as tecnologias DSL entram em cena.

A utilização do espectro livre, isto é, da parte não utilizada para POTS, geralmente é feita com a técnica FDM (Frequency Division Multiplexing - Multiplexação por Divisão de Frequência) ou com a técnica de Echo Cancellation (Cancelamento de Eco).

Com o FDM, parte do espectro livre é destinada ao envio de dados (upstream) e outra ao recebimento de dados (downstream), sendo esta última maior e dividida em canais menores mais e menos rápidos para melhor desempenho.

Já com o Echo Cancellation, as partes para upstream e downstream se sobrepõem no espectro, mas o uso de cancelamento de eco, procedimento que remove a "distorção" do sinal durante a transmissão a partir de cálculos de subtração, consegue "separá-las".

Como as tecnologias DSL são sistemas de transmissão e recebimento de dados que utilizam meios analógicos, faz-se necessário o uso de modulação, processo que, em poucas palavras, transforma dados e voz em sinais para tráfego em ondas de radiofrequência. Para este fim, o ADSL conta, essencialmente, com duas técnicas: a mais antiga é chamada de CAP (Carrierless Amplitude/Phase); a mais atual e mais utilizada comercialmente é denominada DMT (Discrete Multitone).

A modulação CAP, que normalmente utiliza a técnica FDM, "divide" a linha telefônica em três partes: uma que corresponde às chamadas de voz, outra que é destinada ao envio de dados (upstream) e uma terceira que é reservada ao recebimento de dados (downstream), sendo que as duas últimas formam a conexão à internet em si.

Por padrão, a faixa de voz vai de 0 a 4 KHz (4000 Hz), enquanto que o upload fica com a parte entre 25 e 160 KHz. A faixa do download, por sua vez, ocupa a maior faixa, começando em 240 KHz e chegando, no máximo, até a 1.550 KHz (normalmente indo até 1.100 KHz). Observe a imagem abaixo para compreender melhor:

Modulação CAP
Modulação CAP

Neste ponto, você já pode compreender o porquê do termo "Assymmetric" no nome do ADSL: este tipo de tecnologia é considerado assimétrico porque a taxa de download é comumente maior que a taxa de upload, uma vez que entende-se que a maioria das conexões mais recebe dados do que os envia.

Mas, como já informado, a modulação DMT é a mais utilizada, podendo usar tanto a técnica FDM quanto a técnica de Cancelamento de Eco. Nela, a linha telefônica também é usada tanto para voz quanto para dados, obviamente, com a diferença de a faixa de frequência - de 0 a 1.100 KHz, aproximadamente - ser dividida em até 256 canais, cada uma com largura de 4 KHz e espaçamento entre elas de 4,3125 KHz. A parte inicial desta divisão - os seis primeiros canais, normalmente - é destinada para chamadas de voz, ficando também um grupo responsável pelo upstream (geralmente, os canais de 6 a 30) e outro, maior, pelo downstream. No entanto, havendo uso de Cancelamento de Eco, os canais de upstream também podem ser utilizados para downstream, obviamente.

A técnica DMT ganhou preferência no mercado por oferecer melhor desempenho e maior resistência a ruídos (interferências) na transmissão. Um dos motivos para isso é o fato de cada canal ser monitorado. Os canais que estiverem, por algum motivo, operando com baixa qualidade, perdem prioridade na transmissão do sinal, trabalhando com menor quantidade de bits que os canais em melhor situação.

Modems ADSL

Em um acesso à internet via ADSL, a linha telefônica é, na verdade, apenas um meio de comunicação formado por um par de fios metálicos. A conexão em si acaba ocorrendo graças aos equipamentos utilizados tanto do lado do cliente (que solicita a conexão), quanto do lado do provedor (que estabelece a conexão).

No lado do cliente, um aparelho popularmente conhecido como modem ADSL é conectado aos fios de uma linha telefônica existente. Tecnicamente, sua denominação é ATU-R (ADSL Terminal Unit - Remote, algo como "Unidade Terminal ADSL - Remoto"). Esta conexão, por sua vez, não raramente é intermediada por um microfiltro de nome splitter, que tem a função de criar um canal para a ligação com o modem e outro canal para a comunicação com o aparelho telefônico.

Modem para ADSL
Modem para ADSL

Modem ADSL: traseira
Modem ADSL: o cabo cinza é conectado à linha telefõnica e o cabo amarelo a um roteador ou a um computador

Também é comum o uso de um microfiltro mais simples apenas na conexão entre a linha e o aparelho telefônico, com o modem conectado de maneira direta à rede telefônica. Em todos os casos, a ideia é a de evitar interferências nos e entre os canais de voz e dados, podendo também oferecer proteção contra descargas atmosféricas.

Microfiltro ADSL
Microfiltro ADSL

De um lado, o modem deve então ser ligado a um computador ou a um equipamento de rede, como um roteador Wi-Fi, para que os equipamentos ligados a estes tenham acesso à internet. Do outro, o dispositivo é conectado à linha para executar sua função de organizar o fluxo de dados para que a transmissão ocorra dentro das frequências estabelecidas para upstream e downstream.

Na ponta oposta da conexão está uma central telefônica (ou equivalente). Nela, o sinal de cada linha telefônica é "separado" com a ajuda de splitters, de forma que o que é voz seja enviado a uma rede PSTN (Public Switched Telephone Network) que trata deste tipo de comunicação e o que são dados sigam para um equipamento denominado DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer).

Ilustração simplificada
	de uma conexão ADSL
Ilustração simplificada de uma conexão ADSL

DSLAM

Se o modem na residência ou escritório do usuário faz o papel de ATU-R, o DSLAM assume o lado oposto, sendo o ATU-C (ADSL Terminal Unit - Central, algo como "Unidade Terminal ADSL - Central"). Cabe a este equipamento concentrar os sinais digitais de várias linhas telefônicas (que atendem a um bairro, por exemplo) como se estas fossem uma só para conectá-las a um link de acesso à internet.

Para isso, cada DSLAM precisa se comunicar com um BRAS (Broadband Remote Access Server). Este equipamento tem entre as suas funções concentrar as conexões oriundas de uma ou mais DSLAMs e alocar endereços IP para cada linha que faz parte da rede. Tipicamente, a comunicação entre DSLAM e BRAS é via conexão ATM (Asyncronous Transfer Mode) ou por tecnologia Ethernet.

É importante frisar que o DSLAM não divide a velocidade do acesso entre as linhas. Em outras palavras, o acréscimo de uma conexão não afeta a velocidade das demais. Por outro lado, cada DSLAM - assim como cada BRAS - possui um limite para o número de conexões, sendo necessário aumentar a infraestrutura da rede para ampliar o número de usuários.

Há ainda uma variação deste equipamento chamada de Mini-DSLAM que tem uma proposta parecida, mas atende a um número menor de conexões. Estes dispositivos são interessantes porque custam menos e evitam desperdício em lugares em que não há grande demanda, como uma rua ou um condomínio residencial.

Equipamento DSLAM da Zhone Technologies
Equipamento DSLAM da Zhone Technologies

Limite de distância

Há um fator importante que pode limitar ou até mesmo impossibilitar a assinatura de um serviço de ADSL: a distância física entre o modem do usuário e o DSLAM, ou seja, entre o ATU-R e o ATU-C. Quanto mais longe um estiver da outro, menor qualidade e velocidade a conexão terá.

Por padrão, a distância máxima viável é de aproximadamente 6 quilômetros, podendo ser um pouco menor dependendo das características da região e da qualidade dos equipamentos. De qualquer forma, o ideal é que este intervalo não supere 4 quilômetros. É por isso que lugares com poucos habitantes ou muito afastados, como áreas rurais, não raramente são desprovidos de acesso à internet via ADSL.

Isso acontece porque o sinal que percorre a linha começa a se degradar sensivelmente a partir de um determinado ponto. Em outras palavras, as ondas eletromagnéticas que percorrem os fios perdem potência à medida que se afastam do ponto de origem, fazendo com que a conexão não consiga manter um nível de intensidade suficiente para suportar velocidades altas em distâncias maiores.


Versões do ADSL

Pode acontecer de uma operadora de telefonia oferecer um serviço de acesso à internet em determinada região como sendo ADSL, mas na verdade utilizar uma variação desta. Nada mais normal, afinal, assim como outras tecnologias, o ADSL também sofre revisões com o tempo com base em determinadas necessidades, como atender à demanda crescente de conexões com maior velocidade. A seguir, as principais versões.

ADSL

As especificações do que podemos chamar de "primeiro ADSL" foram ratificadas pela International Telecomunication Union (ITU) em 1999, recebendo a identificação  ITU G.992.1 (G.DMT). Também houve padronização pela American National Standards Institute (INSI) sob a identificação ANSI T1.413. Suas principais características incluem downstream de até 8 Mb/s (megabits por segundo) e upstream de até 1 Mb/s.

Posteriormente, houve uma versão chamada de ITU G.992.2 (G.Lite), que ficou conhecida também como ADSL Lite. Como o nome sugere, trata-se de uma versão simplificada da tecnologia. Sua principal característica é a de, pelo menos teoricamente, não exigir splitters ou semelhantes. Por outro lado, suas taxas de download e upload são de até 1,5 Mb/s e 512 Kb/s, respectivamente.

ADSL2 e ADSL2+

Em 2002, foram ratificadas as especificações do que ficou conhecido como ADSL2 (ITU G.992.3 / ITU G.992.4). Este padrão tem praticamente os mesmos princípios do ADSL, mas foi otimizado em vários aspectos: a modulação, por exemplo, é mais eficiente; além disso, o ADSL2 consegue melhorar o fluxo de dados trabalhando com cabeçalhos para sinalização com tamanho de 4 KB, sendo que no ADSL este parâmetro é fixado em 32 KB; existe ainda a possibilidade de uso da tecnologia IMA (Inverse Multiplexing for ATM), que permite o aumento da capacidade de tráfego com o acréscimo de uma ou mais linhas à conexão. Estas e outras características fazem com que esta versão consiga atingir até 12 Mb/s no downstream mantendo o upstream em até 1 Mb/s.

Outros dos fatores que contribuem para o aspecto da velocidade são o uso de uma técnica de "canalização", que permite a utilização de canais distintos da conexão para uso exclusivo de uma aplicação (por exemplo, para streaming, isto é, transmissão de vídeo e áudio) e a constante supervisão da comunicação, que ajusta as taxas de transmissão para evitar erros e perda de pacotes de dados.

O ADSL2 também se destaca por possuir melhor gerenciamento de potência, gerando economia de energia. Neste sentido, conexões do tipo podem contar com três modos de operação, podendo alternar entre eles automaticamente:

  • Modo L0 (Full On): neste, a conexão funciona à sua totalidade;
  • Modo L2 (Low Power): aqui, o nível de energia diminui, deixando a transmissão mais lenta. Útil para quando o usuário está baixando dados em quantidades pequenas;
  • Modo L3 (Idle): este modo funciona como uma espécie de "descanso" - a conexão permanece ativa, mas não transmite dados.

Em 2003, surgiram as especificações do ADSL2+ (ITU G.992.5), que por utilizar uma faixa de frequência maior, indo até a 2.200 KHz, pode alcançar até 24 Mb/s de downstream, mantendo, novamente, o upstream em até 1 Mb/s, existindo também uma variação (ADSL2+ M - ITU G.992.5 Annex M) que aumenta este último para até 3 Mb/s. O problema aqui é que velocidades altas só são alcançadas em distâncias de até 1,5 quilômetro. Mais do que isso a velocidade máxima cai consideravelmente, ficando em torno dos 4 Mb/s em distâncias de 3,5 quilômetros, aproximadamente.

RADSL

Sigla para Rate Adaptative Digital Subscriber Line, o RADSL é uma versão não muito conhecida do ADSL. Sua principal característica é o fato de o modem ser capaz de ajustar as taxas de download e upload automaticamente, tendo como base critérios como distância da central e a qualidade da transmissão em determinados momentos.

Por padrão, seus limites também são de 8 Mb/s no downstream e 1 Mb/s no upstream. A sua capacidade de ajuste automático faz com que o seu uso seja mais comum em conexões que não estão perto da central telefônica, desde que esta distância fique dentro de um raio de, no máximo, 6 quilômetros, tal como no ADSL.


Outros tipos de DSL

Como já você sabe, o ADSL não é um padrão único, mas sim parte de um conjunto razoavelmente grande de tecnologias DSL. A seguir, algumas das demais.

HDSL

Pode-se dizer que o ADSL, considerando também as suas variações, é a tecnologia DSL mais conhecida do mercado. No entanto, isso não quer dizer que foi a primeira a surgir: antes dela, por volta do final dos anos 1980, surgiu o HDSL (High Bit Rate digital Subscriber Line), cuja identificação é ITU G.991.1.

Trata-se de uma especificação que surgiu como opção na transmissão de dados em linhas telefônicas digitais dos tipos T1 e E1, sendo este último um padrão europeu também utilizado no Brasil. Entre as suas principais características estão o modo de operação full duplex (envio e recebimento de dados ao mesmo tempo) e transmissão simétrica: 784 Kb/s para downstream e outros 784 Kb/s para upstream, totalizando pouco mais de 1,5 Mb/s. Em linhas E1, este total pode chegar a 2 Mb/s. Em todos os casos, a distância máxima considerada é de aproximadamente 5 quilômetros.

A tecnologia HDSL acabou não se popularizando tanto quanto o ADSL por exigir o uso de dois pares de fios trançados (podendo chegar a três pares em linhas E1), ou seja, de duas linhas telefônicas simultaneamente, e também por não permitir chamadas de voz durante a conexão à internet, já que as faixas de frequência destinadas a este fim são utilizadas durante a transmissão de dados.

Posteriormente, surgiu uma variação chamada HDSL2 que mantém praticamente as mesmas taxas máximas de velocidade, mas utiliza apenas um par de fios.

SDSL

O SDSL (Symmetric Digital Subscriber Line) é bastante parecido com o HDSL: tipicamente, transmite dados de maneira simétrica, possui taxas máximas de 1,5 Mb/s (T1) ou 2 Mb/s (T2) e não permite o uso de voz e dados ao mesmo tempo. Por outro lado, possui a vantagem de exigir apenas um par de fios, facilitando consideravelmente sua implementação. Além disso, a distância máxima de conexões do tipo tende a ser um pouco menor que no HDSL.

SHDSL

Sigla para Single Pair High Speed Digital Subscriber Line, o SHDSL foi ratificado em 2001, recebendo a identificação ITU G.991.2. Trata-se de uma tecnologia que também trabalha de maneira simétrica: caso utilize apenas um par de fios, conexões do tipo podem ter velocidade de até 2,3 Mb/s; com dois pares, este limite aumenta para até 4,6 Mb/s.

Com o SHDSL, também não é possível o uso da linha para aplicações de voz e dados ao mesmo tempo.

VDSL e VDSL2

Sigla para Very High Bit Rate Digital Subscriber Line, o VSDL (identificado como ITU G.993.1) é uma tecnologia reconhecida em 2004 que se assemelha ao ADSL, trabalhando, assim como este, de maneira assimétrica, utilizando mais frequentemente a técnica DMT e permitindo uso de voz e dados simultaneamente.

O seu diferencial está em sua capacidade de atingir taxas de transferência consideravelmente mais altas: até 52 Mb/s no downstream e até 16 Mb/s no upstream. A tecnologia também pode ser ajustada para trabalhar de maneira simétrica.

Em 2006, foi a vez do VDSL2 ser ratificado, recebendo a identificação ITU G.993.2. Esta versão pode atingir até 100 Mb/s no downstream e 30 Mb/s no upstream. Velocidades tão altas permitem inclusive que tanto o VDSL quanto o VDSL2 sejam utilizados para oferecer comunicação por voz, acesso à internet e assinatura de TV (IPTV) por meio de uma única linha telefônica.

Taxas tão altas são possíveis graças a uma combinação de fatores, como o uso de frequências maiores na linha telefônica - de até 12 MHz no VDSL e até 30 MHz no VSDL2 - e a combinação com outra tecnologia, como fibra óptica. Neste último caso, a estrutura da rede da operadora por estar quase que totalmente coberta por esta tecnologia, ficando apenas as últimas centenas de metros até o local do usuário conectadas pelo tradicional par de fios.

Falando em metros, a principal desvantagem das conexões VDSL e VDSL2 está justamente no aspecto da distância entre a central e a localização do usuário: normalmente, o limite suportado é de até 1,5 quilômetro, com o VDSL2 só podendo ter sua velocidade atingida em sua totalidade em um raio máximo de pouco mais de 300 metros.


Finalizando

Tecnologias DSL conseguem aproveitar a infraestrutura de telefonia e, por conta disso, permitir valores de assinaturas razoáveis, razão pela qual são amplamente utilizadas em várias partes do mundo. Estas características a tornam especialmente interessante em localidades que não contam com outras modalidades de acesso, como internet por rede de TV a cabo, por exemplo.

Por causa disso, veremos os padrões DSL ainda por um bom tempo no mercado, mesmo com o surgimento de tecnologias que conseguem oferecer velocidades e coberturas melhores, como as redes 4G LTE. Versões como o ADSL2+ e o VDSL2 são as apostas das operadoras para atender à demanda de taxas de transmissão de dados cada vez maiores.

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Escrito por - Publicado em 31_10_2012 - Atualizado em 31_10_2012

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