Ampliación Redes 6-1
Acceso Residencial de Banda Ancha
Inalámbricos
Ampliación Redes 6-2
Sistemas inalámbricos fijos
• LMDS
• Satélites geoestacionarios
• Satélites de órbita baja
Ampliación Redes 6-3
LMDS (Local Multipoint Distribution System)
• Comunicación por microondas de superficie.• Frecuencias muy altas (27,5-42,5 GHz). Grandes
anchos de banda• Alcance típico 3-5 Km (max. 15 Km). Depende de la
frecuencia, modulación, clima, etc.• Necesaria visión directa. Comunicación
interrumpida por hojas, etc.• Rápida atenuación de la señal. Alcance afectado
seriamente por lluvia• Modulación QPSK (2 b/s) o 16-QAM (4 b/s).
Raramente 64-QAM (6 b/s)
Ampliación Redes 6-4
Alcance de las ondas de radio en función de la frecuencia
Enlace punto a punto(antena direccional)
Enlace punto a multipunto(antena omnidireccional)
Alcance (Km) Alcance (Km)
Ampliación Redes 6-5
Factores que influyen en el alcance
Disponibilidad Tiempo fuera de
servicio al año
Alcance
99,9 % 8 h 45’ 14 Km
99,99 % 53’ 5 Km
99,999 % 5’ 2,5 Km
Modulación Bits/símbolo Alcance
QPSK 2 10 Km
16-QAM 4 5 Km
64-QAM 6 2,5 Km
Pluviometría Ejemplo Alcance
400 mm/año Valencia 5 Km
1250 mm/año Oviedo 3 Km
Disponibilidad:
Modulación:
Pluviometría:
Ampliación Redes 6-6
Topología redes LMDS
• Conexiones punto a punto
• Conexiones punto a multipunto:– Bidireccional: retorno vía radio. Antena
parabólica muy direccional– Unidireccional: retorno telefónico. Antena
plana direccional. Bajo costo.
Ampliación Redes 6-7
U N I V E R S I T YU N I V E R S I T Y
LMDS: Configuración punto a punto
•Equivalente a enlace dedicado. Puede ser simétrico
•Antenas parabólicas altamente direccionales
•Alta frecuencia, alcance limitado
•Buen reaprovechamiento de canales sin interferencia
•La capacidad se reparte por TDM
TDM TDM
Ampliación Redes 6-8
LMDS: Configuración multipunto
Estaciónbase
Antena sectorialdireccional (60º)
Sector (60º)
Antena planadireccional(16x16 cm)
solo recepción
Retorno telefónico
Retorno vía radio
Parabólica 30 cm muy direccional
Redtelefónica(analógica
o RDSI)
TDM TDMA
FDMA
Ampliación Redes 6-9
Arquitectura y topología de una red LMDS
• Despliegue en estructura celular.• Cada emisor cubre una zona que suele abarcar de
2.000 a 6.000 viviendas.• Se suelen crear varias zonas mediante
sectorización desde una misma estación base• La polarización permite reutilizar las mismas
frecuencias en zonas adyacentes. • Arquitectura y funcionamiento parecidos a una red
CATV HFC (la red de cable ‘sin cable’)
Ampliación Redes 6-10
Topología de una red LMDS
Ángulo por sector
Sectores por BSU
90º 4
60º 6
45º 8
30º 12
22,5º 16
15º 24
NOC (Network Operations Center)
Fibra ópticaBSU (Base Station Unit)
H
HHH
HHHH
HHHH
HH
HHH H
H
HH
Polarización horizontal
VVV
VVV
V VV
V
VV VV
V V
V
V
V
V
V
Polarización vertical
Ampliación Redes 6-11
Comunicación bidireccional entre estación base y usuario
V
V V
HH
H
NIU (NetworkInterface Unit)
Antena parabólica
TDM
TDMA
BSU (Base Station Unit)
Unidadexterior
Ampliación Redes 6-12
Arquitectura de un sistema LMDS
NIU
Redtelefónica
Unidad deprovisiónde vídeo
DCU:Digital
ConnectionUnit
Internet
BSU: Base Station Unit
NOC: Network Operations Center
CPE: CustomerPremises Equipment
Ampliación Redes 6-13
Multiplexación en LMDS
• Enlaces punto a punto: TDM (Time Division Multiplexing)
• Enlaces multipunto:– Descendente: TDM (Time Division
Multiplexing)– Ascendente (retorno vía radio):
• FDMA (Frequency Division Multiple Access)• TDMA (Time Division Multiple Access). Requiere
protocolo MAC
Ampliación Redes 6-14
Protocolo MAC ascendente en LMDS multipunto
TDM
BSUNIU
1NIU
2NIU
3FDMA 1
FDMA 2
FDMA 3
TDM
NIU1
NIU2
NIU3
FDMA 1
TDMA (compartido)
BSU
Acceso FDMA:
Acceso FDMA/TDMA:
Ampliación Redes 6-15
Ventajas/desventajas de LMDS
• Opción interesante en zonas con densidad de población media (urbanizaciones).
• Despliegue rápido• Bajo costo de las infraestructuras (comparado con
HFC).• La inversión se desplaza al CPE; menor riesgo
inicial para operadoras (en el despliegue de la red)• Retorno vía radio: equipo caro (CPE)• Retorno telefónico: lento, conexión permanente
inviable
Ampliación Redes 6-16
Haz 1, Remoto 1Museo de Historia Natural
Haz 1, Remoto 2Oficina Gestión de Riesgos
HUB o Nodo centralSlusher Tower
Haz 2, Remoto 3Edif. Sist. Información Andrews
Ejemplo: Virginia Tech (www.lmds.vt.edu)
Ampliación Redes 6-17
Nodo central: Slusher Tower• Modulación: 16 QAM• Canal: 8.33 MHz• Capacidad: 10,752 Mb/s simétrico• Anchura de haz: 30º• Interfaces: OC-3 y 10Base-T
44 cm
21 Kg 27 cm
30 cm
Unidad Interior
12 Kg4 Kg
Unidad Exterior
Ampliación Redes 6-18
Slusher Tower
5 Kg
Museo de Historia Natural
• Capacidad: 4,608 Mb/s simétricos (3 enlaces T1).
• Voz, datos y vídeo sobre un solo enlace
Unidad Exterior Remota
Ampliación Redes 6-19
Estandarización de LMDS
• IEEE creó el comité 802.16 en julio de 1999
• En abril de 2002 se aprobó el estándar ‘Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems”
• La arquitectura es más compleja que en otros estándares 802. La seguridad forma parte integral del diseño
Ampliación Redes 6-20
LMDS en España
• Complemento adecuado para las redes de TV por cable. Operadoras de CATV principales interesadas
• Posibilidad de despliegue muy rápido
• Actualmente se ofrecen servicios de enlaces punto a punto para caudales desde 256 Kb/s hasta 2-8 Mb/s
Ampliación Redes 6-22
Sistemas inalámbricos fijos
• LMDS
• Satélites geoestacionarios
• Satélites de órbita baja
Ampliación Redes 6-23
Satélites geoestacionarios (GEO)
• Giran a 36.000 Km de altura (cinturón de Clark).• Se utilizan desde hace 30 años• Solución interesante cuando:
– Se quiere despliegue rápido– La densidad de población es baja o muy baja– La distancia a cubrir es grande.
• El área de cobertura de un satélite se denomina huella• Su reciente uso en RBB ha sido posible gracias al
abaratamiento de componentes producido por la TV digital vía satélite (estándar DVB-S)
Ampliación Redes 6-24
Huella Eutelsat
Ampliación Redes 6-25
Satélites GEO: Bandas y Frecuencias
Banda Anchura (GHz)
F. Bajada
(GHz)
F. Subida
(GHz)
Problemas Ejemplos
C 0,5 3,7-4,2 5,92-6,42 Interfer.
terrestre
Intelsat,Telecom
Ku 2,0 10,7-12,75 13,0-15,0 Lluvia Astra, Eutelsat, Hispasat, Intelsat, Telecom
Ka 3-4 17,7-21,7 27,5-30,5 Lluvia, costo
Teledesic (LEO)
Para evitar interferencias se usa una banda diferenteen subida y bajada (microondas)
Ampliación Redes 6-26
Satélites GEO: transmisión de datos
• Cada banda se divide en canales. Cada canal es atendido por un ‘transponder’ (repetidor) con 50-100 W de potencia.
• Para evitar interferencia entre canales contiguos se usa polarización (vertical/horizontal o circular derecha/circular izquierda)
• Un satélite lleva de 16 a 28 transponders. Para cubrir toda la banda se pueden usar varios satélites (constelaciones) ej. Astra 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G y 1H (120 transponders).
Ampliación Redes 6-27
Transmisión de datos Satélites GEO
• Ancho de banda por transponder: de 26 a 72 MHz (DVB-S). Ejemplo Eutelsat:– Anchura canal: 38 MHz (33 efectivos)– Caudal símbolos: 27,5 Msímbolos/s– Modulación QPSK: 2 bits/símbolo– Caudal: 55 Mb/s
• La relación señal/ruido desaconseja usar modulaciones superiores a QPSK
• Al caudal ‘en bruto’ hay que restar un 10-12% de overhead FEC
• Para datos el caudal del transponder se divide en canales (típicamente de 2 y 6 Mb/s).
Ampliación Redes 6-28
Frecuencias y canales de datos en Eutelsat
33 MHz33 MHz 33 MHz
38 MHz 38 MHz38 MHz
Transponder 1 Transponder 3Transponder 2
Canales de 6 MHz Canales de 2 MHz
Banda de guarda (5 MHz)
Ampliación Redes 6-29
Transmisiones digitales de RTVE por Hot Bird 13.0 E
Frecuencia: 11.785 ± 19 MHz Polarización: HorizontalCaudal: 27,5 Msimb/s FEC: 3/4
Programa Acceso PID vídeo PID audio
TVE Internacional Libre 3521 3522
Canal Clásico Codificado 3529 3530
Teledeporte Codificado 3537 3538
Hispavision Codificado 3545 3546
TVE Internacional Asia-Africa Libre 3553 3554
Nostalgia Codificado 3561 3562
Canal 24 Horas Libre 3569 3570
Test Card Libre 3577 3578
Radio 1 Libre 3523
Radio Clásica Libre 3531
Radio 3 Libre 3539
Radio 5 Todo Noticias Libre 3547
REE-Radio Exterior de España Libre 3555
Ampliación Redes 6-30
Transmisiones digitales de CSD por Astra 19.2 E
Frecuencia: 10.877 ± 15 MHz Polarización: VerticalCaudal: 22 Msimb/s FEC: 5/6
Programa Acceso PID vídeo PID audio
Canal + Deporte 1 Codificado 161 84
40 Latino Codificado 165 100
Golf + Codificado 166 104
Canal+…30 Codificado 167 108
Canal+…30 (original) Codificado 167 109
Fox News Codificado 168 112
Meteo Codificado 169 116
National Geographic Codificado 170 120
National Geographic (ingles) Codificado 170 121
Canal + Deporte 2 Codificado 172 128
Eurosport News Codificado 173 132
Ampliación Redes 6-31
Satélites GEO: transmisión de datos
• Sentido descendente: medio broadcast compartido en toda la ‘huella’ del satélite.
• Sentido ascendente: – Retorno telefónico. Bajo costo, equipo sencillo,
no requiere protocolo MAC. – Retorno vía satélite: requiere equipo transmisor
(caro) y protocolo MAC (específicos para redes vía satélite).
Ampliación Redes 6-32
Problemas de los satélites GEO
• Interferencia terrestre (banda C)• Lluvia (banda Ku y Ka)• Retardo elevado:
– Retorno telefónico: > 240 ms– Retorno satélite: > 480 ms– Necesidad de usar TCP con ventana extendida para
flujos de más de 1-2 Mb/s.
• Costo elevado del satélite: puesta en órbita, seguro, imposibilidad de reparar, vida limitada, etc.
• Retorno telefónico limita rendimiento y encarece conexiones permanentes
Ampliación Redes 6-33
Ej.: Servicio ASTRA-NET (retorno telefónico)
• Servicio:– Descendente: CIR desde 64 hasta 400 Kb/s– Ascendente: 33,6 ó 64 Kb/s (analógico o RDSI)
• Equipamiento:– Antena parabólica de 50 cm– Tarjeta PCI para recepción de satélite– Módem o tarjeta RDSI– PC con Windows
Ampliación Redes 6-34
Servicio ASTRA-NET con retorno telefónico
Ampliación Redes 6-35
Servicio ASTRA Broadband Interactive (bidireccional)
• Servicio:– Descendente: hasta 38 Mb/s– Ascendente: desde 144 Kb/s hasta 2 Mb/s
• Equipamiento:– Antena parabólica de 65 a 130 cm (depende de
velocidad ascendente)– Equipo completo transmisor/receptor del satélite
acoplado en tarjetas especiales en un PC que actúa como router.
Ampliación Redes 6-36
Servicio bidireccional vía satélite
Ampliación Redes 6-37
Acceso a Internet vía satélite (Astra)
Servicio Satnode DSL Básico
(simplex)
Satnode DSL Avanzado (simplex)
Two-Way.2 Básico
(dúplex)
Two-Way.2 Avanzado (dúplex)
Descendente 512 Kb/s 768 Kb/s 400 Kb/s 400 Kb/s
Ascendente Retorno Telefónico
Retorno Telefónico
150 Kb/s 150 Kb/s
CIR 1/10 1/10 1/8 1/4
Equipamiento 500 € 500 € 2.500 € 2.500 €
Cuota alta 25 € 25 € 180 € 180 €
Cuota mensual 58 € 92 € 140 € 165 €
Fuente: www.satconxion.com
Ampliación Redes 6-38
Sistemas inalámbricos fijos
• LMDS
• Satélites geoestacionarios
• Satélites de órbita baja
Ampliación Redes 6-39
Satélites de órbita baja (LEO)
• Ventajas de las órbitas de poca altura (750-1500 Km):– Retardos pequeños (<10 ms)
– Menor potencia de emisión (aparatos y antenas menores)
– Huellas más pequeñas (menos usuarios a repartir)
• Desventajas:– No estacionarios. Necesidad de crear ‘constelaciones’
para cobertura permanente (y mundial).
Ampliación Redes 6-40
Comparación satélites LEO
Frec. Asc. (GHz)
Frec. Desc. (GHz)
Nº Satel. Órbita (Km)
Caudal max.
Puesta en marcha
Conmu-
tación
Globalstar 1,61-1,626 2,483-2,5 48 (6x8) 1414 9,6 Kb/s 2000 Tierra
Iridium 1,616-1,625 1,616-1,625 66 (11x6) 750 4,8 Kb/s 2000 Satélite
Teledesic 28,6-29,1 18,8-19,3 288 (24x12) 1375 64/2 Mb/s
Desc./asc.
2005 Satélite
Ampliación Redes 6-41
Sistema Teledesic
• Pensado para transmisión de datos bidireccional con gran capacidad.
• Potencias de emisión de 0,01 a 4,7 W• Antenas de 16 cm a 1,8 m, según velocidad y
potencia.• Red de conmutación de paquetes entre satélites
con routing dinámico. Auténtica ‘Internet en el espacio’.
• Células cuadradas de 53 Km de lado. Capacidad prevista 64 Mb/s por célula.
Ampliación Redes 6-42
Funcionamiento de la ‘constelación’ Teledesic
Ampliación Redes 6-43
Referencias satélites
• Geoestacionarios:– Servicios IP: www.satconxion.com
– Astra: www.astra.lu
– Eutelsat: www.eutelsat.com
– Equipos de acceso a Internet por satélite con tecnología DVB: http://hypercable.net (MDS)
• De órbita baja:– Teledesic: www.teledesic.com (Ver también
www.isoc.org/inet97/proceedings/F5/F5_2.HTM).
Ampliación Redes 6-44
Tecnología Ventajas InconvenientesCATV •Capacidad
•Fiabilidad•Cobertura limitada•Medio compartido•Requiere densidad elevada•Fuerte inversión inicial•Estándares en evolución
ADSL •Ubicuidad (cable de pares)•Medio dedicado•Estándares consolidados
•Limitación distancia (5 Km)•Disponibilidad incierta (5 %)•Incompatible RDSI
LMDS •Rapidez despliegue•Densidad media
•Necesidad visión directa•Medio compartido•Disponibilidad/Fiabilidad•Costo CPE
SatélitesGEO
•Despliegue inmediato•Densidad baja•Amplia cobertura•Independiente distancia
•Costo (o retorno telefónico)•Medio compartido•Disponibilidad/Fiabilidad
SatélitesLEO
•Despliegue inmediato•Densidad baja•Amplia cobertura
•Disponibilidad/Fiabilidad•¿Costo?
Comparación de las diversas tecnologías
Ampliación Redes 6-45
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