1. Gonzalo Muñoz Bombillar
EL MÓDEM

2. Orígenes:
 La red telefónica básica se creó para permitir las comunicaciones de
voz a distancia. En un primer momento, los enlaces entre los
usuarios eran punto a punto, por medio de un par de cobre entre
cada pareja de usuarios. Esto dio lugar a una tipología de red
telefónica completamente mallada.

3.  Si se hacen las cuentas, se ve que es inviable. Si se quiere
dar servicio a una población de B usuarios con este
modelo completamente mallado, harían falta Nx (N-1)/2
enlaces. Por esa razón se evolucionó hacia el modelo en
el que cada usuario, por medio de un par de cobre, se
conecta a un punto de interconexión (central local) que le
permite la comunicación con el resto.

4.  El bucle de abonado es el par de cobre que
conecta el terminal telefónico del usuario con la
central local de la que depende. El bucle de
abonado proporciona el medio físico por medio
del cuál el usuario accede a la red telefónica y por
tanto recibe el servicio telefónico.
 Las comunicaciones de voz se caracterizan
porque necesitan un ancho de banda muy
pequeño, limitado a la banda de los 300 a los
3400Hz

5. Bucle de abonado:
 La red de acceso está formada por los bucles de abonado
que unen los domicilios de los usuarios con su
correspondiente central (central local). Hasta hace bien
poco se ha considerado que sobre este bucle sólo se podían
transmitir canales de hasta 64kbps en la banda de
frecuencias que va desde los 0Hz hasta los 4KHz. Es
decir, que el bucle sólo servía para las comunicaciones de
voz y transmisión de datos en banda vocal mediante
módem (desde los V.32 a 9.6Kbps hasta los V.90 a
56Kbps), y nada más. Por tanto la red de acceso era el
obstáculo que impedía a la red telefónica en su conjunto la
evolución hacia servicios de banda ancha, como son los
servicios multimedia: videoconferencia, distribución de
vídeo, vídeo bajo demanda, transmisión de datos a gran
velocidad, etc.

6.  De acuerdo con esta creencia generalizada, para ofrecer los servicios de
banda ancha antes citados, se hacía necesario el despliegue de nuevas
redes de comunicación basadas en el cable coaxial y en la fibra óptica. Y
precisamente este era uno de los principales motivos por los que las
comunicaciones de banda ancha no han progresado todo lo rápido que
se esperaba: ya que , desplegar nuevas redes partiendo de cero
resultaría muy caro, tanto por el equipamiento como por las inversiones
en obra. Todo resto porque el par de cobre no tiene la suficiente
capacidad, pero no es así. Todo esto porque el par de cobre en un
aceptable estado de conservación tiene una respuesta en frecuencias
que permite la transmisión de señales en una banda que puede superar
el MHz (es decir, unas 250 veces más de lo que hasta ahora se ha estado
empleando). Para aprovechar este potencial sólo haría falta equipos
capaces de sacar partido a este potencial.

7. Funcionamiento del módem:
 Un módem es un dispositivo que acepta datos digitales de una
computadora o terminal digital y los convierte en analógicos, más
adecuados para la transmisión por las líneas telefónicas. Cuando
estas señales se reciben en el receptor son convertidas a su formato
digital original.
 Partes de un módem:
o Circuito de transmisión. Son los encargados de proporcionar la
señal analógica modulada que se entregará a la línea.
o Circuito de recepción. Son los encargados de recuperar la señal
analógica de la señal digital original.
o Unidad de control. La misión de dicha unidad es la de generar las
señales de control necesarias para el proceso de modulación-
demodulación, así como de controlar el diálogo entre los
interfaces y el propio módem.

8. Tipos de modulación:
 Existen tres técnicas básicas de modulación lineal que consisten en
modular alguno de los tres parámetros básicos de la señal portadora
(amplitud, frecuencia o fase), originando las modulaciones AM, FM y
PM. Cuando las señales de entrada son una representación de datos
digitales y binarios, estos tres tipos de modulación se llaman
respectivamente ASK, FSK y PSK.
o La modulación ASK suele utilizarse en enlaces por fibra óptica.
o La modulación FSK se emplea normalmente en enlaces
asíncronos. En el sistema ideal para operar a baja velocidad. Sin
embargo tiene una desventaja, el gran ancho de banda que
consume.
o La modulación PSK es el método más eficiente para transmitir
datos binarios en presencia de ruido. La desventaja es que el
diseño del emisor y del receptor se complica extremadamente. Es
ideal para comunicaciones síncronas.

9.  Modulación ASK:
o La técnica de modulación en amplitud utiliza variaciones de la amplitud de la
onda portadora para que haciéndolo según la cadencia de la señal digital,
posibilite la transmisión de información.
o En la modulación en amplitud un 1 binario se representa por una onda sinusoidal
de amplitud A dada, mientras que un 0 binario está representado por una señal
con amplitud menor que A. Nótese que el resto de los parámetros que definen la
onda sinusoidal -frecuencia y fase- permanecen inalterados en el proceso de
modulación.
o La modulación en amplitud no suele emplearse aisladamente, pues presenta
serios problemas de distorsión y de potencia. Normalmente, se utiliza en
conjunción con la modulación de fase, aumentando así la eficacia del proceso.

10.  Modulación FSK:
o La técnica de modulación en frecuencia modifica la frecuencia de la señal
portadora, según la señal digital que se transmite.
o En su forma más intuitiva, la frecuencia alta representará uno de los estados
binarios posibles de la señal digital, generalmente el 1, representándose por una
señal de frecuencia diferente el estado binario 0.
 Modulación PSK:
o La técnica de modulación en fase utiliza las variaciones de fase de la onda
portadora, según la señal digital. Por ejemplo, el bit 1 con fase M y el bit 0 con
fase O.

11. Modulación ADSL:
 Técnica de modulación para la transmisión de datos a gran
velocidad sobre el par de cobre. La primera diferencia entre
esta técnica de modulación y las usadas por los módems en
banda vocal (V.32 a V.90) es que éstos últimos sólo
transmiten en la banda de frecuencias usada en telefonía
(300Hz a 3400Hz), mientras que los módems ADSL operan
en un margen de frecuencias mucho más amplio que va
desde los 24KHz hasta los 1104KHz aproximadamente.
 Otra diferencia entre el ADSL y otros módems es que el
ADSL puede coexistir en un mismo bucle de abonado con el
servicio telefónico, cosa que no es posible con un módem
convencional, pues opera en banda vocal, la misma que la
telefonía.

12.  Como se observa a continuación, el módem del usuario y el de la
central son diferentes, uno actúa de demodulador y el otro de
modulador y viceversa. También se puede observar un enlace entre
el usuario y una central local de la que depende. El módem situado
en casa se denomina ATU-R y el de la central ATU-C, delante de cada
uno de ellos se deberá de colocar un splitter. Este dispositivo no es
más que un conjunto de dos filtros (uno paso alto y otro paso bajo).
La finalidad de estos filtros es la de separar las señales de baja
frecuencia (telefonía) de las de alta frecuencia (ADSL).

13.  En una primera etapa coexistieron dos técnicas de modulación para
el ADSL: CAPT y DMT. Finalmente los organismos de
estandarización (ANSI, ETSI e ITU) se han decantado por la solución
DMT. Básicamente consiste en el empleo de múltiples portadoras y
no sólo una, que es lo que se hace en los módems de banda vocal.
Cada una de estas portadoras (denominadas subportadoras) es
modulada en cuadratura (modulación QAM) por una parte del flujo
total de datos que se va a transmitir ocupa cada subportadora
modulada es de 4KHz.

14.  El reparto del flujo de datos entre subportadoras se hace en función de la
estimación de la relación Señal/Ruido en la banda asignada a cada una de
ellas. Cuanto mayor es esta relación, tanto mayor es el caudal que puede
transmitir por una subportadora. Esta estimación es la relación Señal/Ruido
se hace al comienzo, cuando se establece el enlace entre el ATU-R y el ATU-
C, por medio de una secuencia de entrenamiento predefinida. La técnica de
modulación usada es la misma tanto en el ATU-R como en el ATU-C, la única
diferencia estiba en que el ATU-C dispone de hasta 256
subportadoras, mientras que ATU-R sólo puede disponer como máximo de
32. La modulación resulta bastante complicada, pero el algoritmo de
modulación se traduce en una IFFT en el demodulador situado al otro lado
del bucle. Estas operaciones se pueden efectuar fácilmente si el núcleo del
módem se desarrolla sobre un DSP.

15. Como se puede comprobar, la modulación DMT empleada parece
y realmente es bastante complicada, pero el algoritmo de
modulación se traduce en una IFFT (transformada rápida de
Fourier inversa) en el modulador, y en una FFT (transformada
rápida de Fourier) en el demodulador situado al otro lado del
bucle. Estas operaciones se pueden efectuar fácilmente si el
núcleo del módem se desarrolla sobre un DSP.

16. o El modulador del ATU-C, hace una IFFT de 512 muestras sobre el
flujo de datos que se ha de enviar en sentido downstream.
o El modulador del ATU-R, hace una IFFT de 64 muestras sobre el
flujo de datos que se ha de enviar en sentido upstream.
o El demodulador del ATU-C, hace una FFT de 64 muestras
tomadas de la señal upstream que recibe.
o El demodulador del ATU-R, hace una FFT, sobre 512 muestras de
la señal downstream recibida.
 En las dos figuras anteriores se han presentado las dos
modalidades dentro del ADSL con modulación DMT: FDM y
cancelación de ecos. En la primera, los espectros de las
señales ascendente y descendente no se solapan, lo que
simplifica el diseño de los módems, aunque reduce la
capacidad de transmisión en sentido descendente. La
segunda modalidad, basada en cancelación de ecos para la
separación de las señales correspondientes a los dos
sentidos de transmisión, permite mayores caudales a costa
de una mayor complejidad en el diseño.

17. DSLAM:
 El ADSL necesita una pareja de módems por cada usuario: uno en el
domicilio del usuario (ATU-R) y otro en la central local (ATU-C) a la que
llega el bucle de abonado de este usuario.
 Esto complica el despliegue de esta tecnología de acceso en las
centrales. Para solucionar esto surgió el DSLAM (Digital Subscriber Line
Access Multiplexer), un chasis que agrupa gran número de tarjetas, cada
una de las cuales consta de varios módems ATU-C, y que además
concentran el tráfico de todos los enlaces ADSL hacia una red WAN.

18. Bloques de un módem:
 El UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) es
un chip de ciertos sistemas digitales cuyo principal objetivo
es convertir los datos recibidos en forma paralela a forma
serial, con el fin de comunicarse con otro sistema externo.
También es capaz de realizar el proceso inverso.

19. Tipo de transmisión:
 Transmisión asíncrona. En estos sistemas cada dato se
envía secuencialmente, precedido por un bit de arranque y
después los bits de datos, control de paridad (errores) y
finalizando con un bit de stop. El bit de arranque tiene por
misión activar en el equipo receptor la lectura de los datos
enviados. El bit de stop deja al receptor en un estado de
espera.
 Transmisión síncrona. La diferencia del anterior radica en
que tanto el ordenador emisor como el receptor quedan
sincronizados, sus ciclos de lectura/escritura de datos (bits)
son coincidentes. Además los bits son transmitidos en
grupos llamados tramas.

20. Modo de transmisión:
 Simplex. Las unidades de transmisión o módems
simplex han sido diseñados para ofrecer
comunicación digital de datos en sentido
unidireccional.
 Semi Dúplex o Half Dúplex. En este tipo la
comunicación puede ser bidireccional aunque no
simultánea. Cuando el emisor emite el receptor
necesariamente recibe, posteriormente el receptor
puede ejercer como emisor si el antiguo emisor se
convierte en receptor.
 Full Dúplex. En este tipo la comunicación es
bidireccional y, además, simultánea. Ambos ETD
actúan como emisor y receptor indistintamente.

21. Serie V:
Norma Velocidad Transmisión
V.21 300 bps Dúplex/asíncrono
V.22 2400 bps Dúplex
V.26 2400 bps Módem estándar (RTB)
V.32 9600 bps Dúplex
V.90 5600 bps dowstream Módem digital
33600 bps upstream (RTB/asíncrono)
V.92 56000 bps dowstream Dúplex/síncrono
48000 bps upstream