Bitsquevolen

Blog divulgatiu en telecomunicacions i aeronàutica de la comunitat EETAC

By

Per què la velocitat del teu ADSL és més baixa que el que promet l’operadora, i com mesurar-la (I)

Aquesta entrada vol respondre la pregunta que potser us heu fet alguna vegada, o us ha fet algun amic o familiar: per què si la publicitat promet 20 Mbit/s, el meu ADSL m’ofereix una velocitat inferior? I com puc fer una mesura fiable d’aquesta velocitat?

Els motius de la diferencia de velocitat són diversos: 1) estat del cable, 2) estat de la xarxa, 3) protocols de la xarxa, i 4) política dels operadors. En aquesta primera entrada, comentem els dos primers.

 

Per quin motiu l’accés residencial a Internet no proporciona la velocitat que anuncien les operadores?

1)  Estat del cable

L’accés a Internet que s’ofereix a les nostres cases es fa sobre uns medis físics, uns cables, que presenten diversitat tant en tecnologia com en estat de conservació. L’ADSL es dóna sobre el cable telefònic “de tota la vida”, dos fils de coure entrellaçats que van des de la central telefònica a casa, o bé des d’un equip intermedi situat al carrer fins a casa. Aquests cables poden ser molt vells (n’hi ha que porten dècades en funcionament!), estar a distàncies llargues (el que atenua el senyal i dificulta la comunicació), i es poden trobar en un estat no òptim per a la transmissió (doblegats, en entorns humits). A més, hi ha fonts externes d’interferències, com ara interruptors o equips elèctrics (cada cop que connectem un endoll o un fluorescent, generem un impuls que interfereix a una certa distància), o fins i tot els cables telefònics dels veïns. Cal tenir en compte que dos fils sempre actuen com antenes, tant per rebre com per emetre, i per tant els cables telefònics s’interfereixen entre sí.

Per això, la connexió purament física de cada usuari, el “seu cable”, es pot trobar en un estat òptim o no tan òptim, depenent tant del mateix cable com de l’entorn. Si el parell trenat no es troba en bones condicions, la velocitat d’accés serà baixa i fins i tot pot impossibilitar la connexió. D’aquesta forma, quan contractem un accés ADSL a Internet, les operadores no indiquen quina velocitat màxima potencial poden oferir fins que no els indiquem la nostra adreça i, tal com indica la lletra petita del contracte, condicionen el servei a l’estat del cable. Per tant, és possible que, havent contractat un ADSL a 20 Mbit/s, la velocitat màxima permesa pel cable sigui de 12 Mbit/s.

En els nous desplegaments de fibra òptica, en certs casos se substitueix completament el cable de coure i arriba a casa de l’usuari (FTTH – Fiber to the Home), i en altres només cobreix un segment des de la central telefònica fins a un armari que es troba al carrer (FTTC – Fiber to the cabinet, FTTN – Fiber to the neighbourhood) deixant un segment final de coure. En tots dos casos la fibra, en ser una instal·lació nova i “ben feta”, tenir una capacitat innata de transport d’informació (“amplada de banda”) molt superior al cable telefònic, i a més ser immune a les interferències de ràdio, millora molt la qualitat de la connexió. Per això les operadores de fibra venen la idea que “la fibra ofereix la velocitat que promet”… tot i que més endavant explicarem per què no és del tot així.

Per cert, la tecnologia ADSL està dissenyada per fer front als problemes del cable, i ho fa d’una manera molt enginyosa. En comptes d’enviar un sol senyal que pot ser distorsionat, reparteix les dades en diverses portadores a diferents freqüències, i adapta cadascuna d’elles a l’estat concret del cable a aquella freqüència. És el que s’anomena Modulació DMT (Discrete Multi-Tone), que és una variant del concepte OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). A continuació es mostra un exemple real mesurat a l’EETAC, amb una anàlisi espectral on es veuen les portadores del canal de pujada d’un modem ADSL, concentrades entre els 20 i els 150 Khz), i com cadascuna d’elles transmet a una potència diferent (o no emet).

Com podem mesurar la velocitat que obtenim al nostre parell trenat? El nostre router ADSL o de fibra sol permetre veure aquesta dada a través de la interfície de configuració (web), com aquest exemple, on es mostren quasi 1 Mbit/s de pujada i 15 Mbit/s de baixada (tot i que l’operador indicava 20 Mbit/s teòrics). La relació senyal a soroll (SNR) i l’atenuació són els paràmetres tècnics de la qualitat del canal de transmissió.

2)  Estat de la xarxa 

Abans hem vist que l’estat del parell trenat d’accés és un primer problema. Però això afecta només al tram entre casa de l’usuari i la central telefònica. Els usuaris utilitzen aquest accés per arribar a servidors i ordinadors que es troben darrera d’una xarxa composta per encaminadors (routers), que són els dispositius que encaminen els paquets a través de la xarxa. Ara veurem un segon efecte que pot fer disminuir la velocitat.

Els routers processen els paquets un a un i, perquè no es perdin, els acumulen en cues, on esperen el seu torn. En funció de la càrrega de la xarxa, els encaminadors estaran més enfeinats o menys i, si molts usuaris volen transmetre o rebre informació, se’ls acumularan els paquets (se’ls acumula la feina!). Per tant, si la xarxa està molt carregada o un router en particular està sobrecarregat, els paquets que travessen aquest router es veuen retardats i, per tant, l’usuari rebrà menys quantitat d’informació (bits) per unitat de temps (segons). El resultat és que “Internet ens va lenta”. És un efecte similar a la congestió del trànsit a les carreteres: quant més cotxes, més lents van! I els routers vindrien a ser les rotondes, on convergeixen diverses carreteres i on, si hi ha molt trànsit, els cotxes s’han d’esperar una estona.

A la figura, la ruta directa entre l’usuari i el servidor (R3-R4-R5, en taronja) pot estar saturada perquè el router R4 està sobrecarregat (potser R6 li envia molta informació) i oferir només 5 Mbit/s, mentre que la ruta indirecta (R3-R1-R2-R5, en verd) potser no està tan saturada pels altres usuaris i permet 30 Mbit/s. En el primer cas qui limita és la ruta, però en el segon cas el coll d’ampolla seria la xarxa d’accés ADSL a 12 Mbit/s. Per tant, en la velocitat que finalment l’usuari obté quan accedeix a un servidor concret hi influeix molt directament quin és l’estat de congestió de la xarxa (càrrega dels routers) en la ruta entre l’usuari i el servidor. 

L’estat de congestió d’Internet és complicat de predir: depèn dels patrons de comportament dels usuaris (dia-nit, zona horària, notícies que fan que els usuaris s’aboquin a Internet i provoquin congestió, etc) i de les possibles fallades tècniques dels routers. A més, canvia de manera molt ràpida (en qüestió de pocs segons podem passar de situació normal a tenir una sobrecàrrega imprevista perquè molts usuaris volen accedir simultàniament). És possible reencaminar el trànsit d’una xarxa i repartir la càrrega per optimitzar-ne l’ús (“enginyeria de trànsit”), però fer-ho de manera que la xarxa s’adapti a la dinàmica temporal del trànsit és un repte tècnic i matemàtic gens menyspreable, i no tots els operadors ho fan.