O que é e como funciona o ADSL?

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:

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.

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.

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.