La tecnologia Adsl
La rete telefonica che giunge nelle case di tutti noi è stata originariamente pensata per la trasmissione del segnale vocale e di conseguenza è strutturata per la comunicazione su una banda di frequenza che va dai 300 Hz ai 8 KHz circa.
I modem analogici tradizionali utilizzano proprio questa banda per l’invio e la ricezione di dati e in questo modo possono collegare l’utente a Internet sfruttando la rete telefonica preesistente.
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Per superare i limiti imposti dalla vecchia linea telefonica, la famiglia di standard xDsl (di cui Adsl fa parte) sfrutta delle frequenze che esulano dallo spettro del segnale vocale: in questo modo il ritmo di trasmissione dei dati può essere incrementato pur mantenendo le vecchie strutture in rame diffuse sul territorio (a patto di cambiamenti sostanziali nella struttura delle centrali di multiplazione). Dsl esiste in numerose configurazioni: ciascuna di queste è applicabile o meno a seconda della distanza tra l’utente e la centrale telefonica che lo serve. Oltre ad Adsl esistono tecnologie di tipo Hdsl, Radsl, Udsl, Vdsl.
La velocità offerta dal carrier telefonico si basa sulla qualità del doppino telefonico posato nel cosiddetto last mile, ovverosia nell’ultimo miglio: per limitare le perdite e innalzare i limiti teorici di velocità è infatti necessario disporre di cablaggi affidabili e rispettosi di precise specifiche elettromeccaniche.
Fortunatamente la situazione del nostro Paese è rosea, poiché Telecom Italia negli ultimi anni ha cambiato tutti i doppini su cui sono stati effettuati interventi. Ciò consentirà di avere velocità sempre superiori sulle linee.
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Dal punto di vista delle frequenze, Adsl utilizza lo spettro dai 26 KHz agli 1,1 MHz; all’interno di questo intervallo la trasmissione avviene in modo asimmetrico (da qui l’acronimo dello standard), dedicando le basse frequenze al traffico in upstreaming e le alte a quelle in direzione opposta. La modulazione del segnale avviene tramite la tecnica Dmt (Discrete MultiTone) che divide lo spettro utilizzato in 256 bande. Un accesso Adsl può essere fornito in due diverse configurazioni: G.dmt (corrispondente allo standard Itu G922.1) e G.lite (G922.2). La prima consente velocità di trasferimento maggiori, pari a 8 Mbps in download e 1 Mbps in upload, mentre la versione lite è limitata a 1,5 Mbps e 515 Kbps rispettivamente in ricezione e invio.
Due anche le possibili implementazioni dei filtri Adsl, che influiscono sul tipo di intervento da effettuare presso il domicilio dell’utente: nel caso di impianti complessi (con centralini o allarmi) è indispensabile l’installazione di un filtro centralizzato di tipo splitter, del tutto simile alle borchie utilizzate per le linee Isdn. In questo modo esiste un’unica presa per l’accesso alla linea ad alta velocità, mentre le altre connessioni telefoniche presenti nello stabile saranno dedicate alla trasmissione analogica.
Impianti convenzionali non richiedono alcuna nuova apparecchiatura centrale e consentono l’accesso alla linea Adsl da qualsiasi presa. Il prezzo da pagare per questi vantaggi è l’utilizzo di piccoli filtri seriali da interporre tra la linea e gli apparecchi telefonici analogici (che altrimenti sarebbero disturbati dalla trasmissione dati).
Gli Isp spesso forniscono un microfiltro gratuitamente, mentre eventuali unità supplementari possono essere acquistate a cifre dell’ordine dei 20 euro o costruiti con poca spesa se si dispone di alcuni rudimenti di elettronica (si veda a questo proposito la nostra guida alla costruzione di un microfiltro pubblicata nella sezione PC Tech di questa rivista).
Un ultimo caso corrisponde all’installazione di Adsl presso un sito che disponga di una linea Isdn: in questo caso è necessario installare un nuovo doppino telefonico con il quale non si può generare traffico e pertanto non si paga alcun canone aggiuntivo. In Paesi come la Germania è disponibile una versione di Adsl over Isdn (senza quindi necessità di un secondo doppino), non esistente però in Italia.
Per quanto riguarda le prestazioni e il controllo degli errori, è utile sapere che esistono due modalità in cui è possibile configurare la tecnologia Dmt: Interleaved o Fast. Nel primo caso si ha un controllo d’errore che dà stabilità alla connessione ma genera latenze elevate. Nel secondo caso invece i controlli sono ridotti e pertanto la connessione è decisamente meno sicura, pur generando delle latenze decisamente inferiori. Non è possibile attivare connessioni di tipo Fast se non nel caso di centrali a distanza massima di 2 Km dall’utenza che lo richiede.
Il sistema di modulazione appena descritto si riflette sulla struttura dei chipset impiegati da modem e router Adsl. Qualsiasi sia il produttore dei processori, la sezione di trasmissione è composta da due unità principali: Afe (Analog Front End) e il modem vero e proprio.
L’Afe si occupa della conversione in forma numerica dei segnali analogici provenienti dal doppino telefonico e di convertire le informazioni digitali del dispositivo in segnali da inviare sulla linea. Il secondo chip ricopre un ruolo più complesso: in primo luogo opera la modulazione e demodulazione dei segnali secondo le specifiche Dmt; gestisce poi la codifica (tramite i codici Reed-Solomon e Trellis quadridimensionale) e costruisce le trame Atm per la trasmissione.
Come detto, uno dei principali pregi della tecnologia Adsl è quello di poter sfruttare i cablaggi in rame della vecchia linea telefonica. Questo consente al segnale ad alta velocità di percorrere il local loop che va dall’utente finale alla prima centrale telefonica della rete. Qui è necessario che il provider telefonico (che non necessariamente è anche il provider Internet) abbia posizionato un apparato di tipo Dslam (Digital Subscriber Line Access Multiplexer). Tale dispositivo ha il compito di ricevere i dati dalle varie xDsl dei clienti e di commutarli su linee di tipo Atm (Asynchronous Transfer Mode), instradandoli su una Cdn (Connessione Diretta Numerica) verso il provider che solo in questo momento interviene con il suo server consentendo l’accesso alla rete.
Poiché questa procedura avviene su una linea Atm, i dati vengono segmentati in pacchetti di lunghezza fissa pari a 53 byte, 5 di header e 48 di payload (i cosiddetti frame Atm) e seguono sempre lo stesso percorso, creando quello che viene definito circuito virtuale.
Per sapere quale cammino deve essere effettuato dai pacchetti, la connessione xDsl viene identificata con due parametri: il Vpi (Virtual Path Identifier) ed il Vci (Virtual Channel Identifier), due numeri di 16 e 8 bit rispettivamente che consentono al modem o al router di dialogare con la centrale del carrier e indicano il nodo successivo Atm da raggiungere. Si parla pertanto di connessione hop to hop e non end to end, visto che i parametri non identificano la destinazione finale ma solo quella successiva. Esistono diverse metodologie di incapsulamento dei dati da inviare sulla rete: PPPoA (Point to Point Protocol Over Atm), PPPoE (Point to Point Protocol Over Ethernet) o IPoA (IP Over Atm). Spesso su questo aspetto è difficile organizzare le idee, ma con un approccio organico è possibile chiarire le differenze dei diversi sistemi.
Il PPPoA si basa sulle specifiche Rfc 2364 e stabilisce la connessione al seguito di una negoziazione con il server di autenticazione; dopo l’assegnamento dell’indirizzo Ip, non è più necessario alcun controllo sull’identità. Basandosi sul sistema Ppp (lo stesso utilizzato dalle connessioni analogiche tradizionali), esso rende il collegamento Adsl simile a quello dei vecchi modem, con procedure di inizializzazione analoghe alla fase di dial-up.
Invece di incapsulare i dati direttamente sulla trama Atm, è possibile inserirli prima nella struttura di trasporto Ethernet. Questa configurazione, chiamata PPPoE (Rfc 2516), richiede lo stack Ethernet, che è un driver necessario ad effettuare l’autenticazione. Questo componente software emula una scheda di rete, incapsulando i pacchetti IP nelle trame Ethernet; queste a loro volta sono poi incapsulate nelle celle Atm. I più recenti dispositivi di connessione includono lo stack Ethernet eliminando la necessità di un software aggiuntivo.
Diversa la filosofia su cui si basa lo standard IPoA, che può presentarsi in due diverse configurazioni: bridged o routed. A prescindere da quale delle due modalità di IpoA sia utilizzata, è bene puntualizzare che questo standard non prevede una connessione Ppp e quindi non richiede procedure di autenticazione ad ogni connessione. Nella configurazione bridged (Rfc 1483, conosciuta anche come Ethernet over Atm), la trama Ip viene prima incapsulata all’interno di un frame Ethernet (e da qui la confusione che spesso si fa tra questo sistema e il PPPoE) per poi essere convogliata su celle Atm.
Il metodo bridged è in grado di instaurare un solo Pvc (Permanent Virtual Circuit) e quindi non può assegnare più di un indirizzo Ip. Il sistema IPoA in modalità routed (Rfc 2225) incapsula le trame Ip direttamente sul layer Atm e ha come principale caratteristica quella di poter assegnare all’utente un pool di indirizzi Ip da sfruttarsi per la costituzione di server multipli o macchine che accedono alla Rete con identificativi diversi. Per questo motivo IPoA routed è lo standard privilegiato dai contratti Adsl indirizzati a utenze professionali.
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