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Acceso Residencial de Banda Ancha Inalámbricos

Acceso Residencial de Banda Ancha Inalámbricos. Sistemas inalámbricos fijos. LMDS Satélites geoestacionarios Satélites de órbita baja. LMDS (Local Multipoint Distribution System). Comunicación por microondas de superficie. Frecuencias muy altas (27,5-42,5 GHz). Grandes anchos de banda

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Acceso Residencial de Banda Ancha Inalámbricos

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Presentation Transcript

  1. Acceso Residencial de Banda AnchaInalámbricos

  2. Sistemas inalámbricos fijos • LMDS • Satélites geoestacionarios • Satélites de órbita baja

  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)

  4. Alcance de las ondas de radio en función de la frecuencia Enlace punto a multipunto (antena omnidireccional) Enlace punto a punto (antena direccional) Alcance (Km) Alcance (Km)

  5. Factores que influyen en el alcance Disponibilidad: Modulación: Pluviometría:

  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.

  7. LMDS: Configuración punto a punto TDM TDM • 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

  8. LMDS: Configuración multipunto Parabólica 30 cm muy direccional Sector (60º) FDMA Antena sectorial direccional (60º) Retorno vía radio TDM TDMA Antena plana direccional (16x16 cm) solo recepción Estación base Red telefónica (analógica o RDSI) Retorno telefónico

  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’)

  10. BSU (Base Station Unit) Fibra óptica V H H Polarización horizontal H V V V V H H H H Polarización vertical V V V V V H H H H V V V V H H H H H V V V V V H H H H V V H Topología de una red LMDS NOC (Network Operations Center)

  11. V H H V V H Comunicación bidireccional entre estación base y usuario TDMA Antena parabólica TDM Unidad exterior BSU (Base Station Unit) NIU (Network Interface Unit)

  12. Arquitectura de un sistema LMDS BSU: Base Station Unit Red telefónica Unidad de provisión de vídeo DCU: Digital Connection Unit NIU CPE: Customer Premises Equipment Internet NOC: Network Operations Center

  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

  14. TDM NIU 1 NIU 2 NIU 3 BSU FDMA 1 TDMA (compartido) Protocolo MAC ascendente en LMDS multipunto Acceso FDMA: TDM NIU 1 NIU 2 NIU 3 BSU FDMA 1 FDMA 2 FDMA 3 Acceso FDMA/TDMA:

  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

  16. Ejemplo: Virginia Tech (www.lmds.vt.edu) Haz 1, Remoto 1 Museo de Historia Natural Haz 1, Remoto 2 Oficina Gestión de Riesgos HUB o Nodo central Slusher Tower Haz 2, Remoto 3 Edif. Sist. Información Andrews

  17. Nodo central: Slusher Tower Unidad Exterior 12 Kg 4 Kg 30 cm 27 cm 21 Kg Unidad Interior • 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

  18. Museo de Historia Natural • Capacidad: 4,608 Mb/s simétricos (3 enlaces T1). • Voz, datos y vídeo sobre un solo enlace Slusher Tower 5 Kg Unidad Exterior Remota

  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

  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

  21. Sistemas inalámbricos fijos • LMDS • Satélites geoestacionarios • Satélites de órbita baja

  22. 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)

  23. Huella Eutelsat

  24. Satélites GEO: Bandas y Frecuencias Para evitar interferencias se usa una banda diferente en subida y bajada (microondas)

  25. 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).

  26. 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).

  27. Frecuencias y canales de datos en Eutelsat Banda de guarda (5 MHz) 38 MHz 38 MHz 38 MHz 33 MHz 33 MHz 33 MHz Transponder 2 Transponder 3 Transponder 1 Canales de 6 MHz Canales de 2 MHz

  28. Transmisiones digitales de RTVE por Hot Bird 13.0 E Frecuencia: 11.785 ± 19 MHz Polarización: Horizontal Caudal: 27,5 Msimb/s FEC: 3/4

  29. Transmisiones digitales de CSD por Astra 19.2 E Frecuencia: 10.877 ± 15 MHz Polarización: Vertical Caudal: 22 Msimb/s FEC: 5/6

  30. 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).

  31. 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

  32. 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

  33. Servicio ASTRA-NET con retorno telefónico

  34. 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.

  35. Servicio bidireccional vía satélite

  36. Acceso a Internet vía satélite (Astra) Fuente: www.satconxion.com

  37. Sistemas inalámbricos fijos • LMDS • Satélites geoestacionarios • Satélites de órbita baja

  38. 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).

  39. Comparación satélites LEO

  40. 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.

  41. Funcionamiento de la ‘constelación’ Teledesic

  42. 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).

  43. Comparación de las diversas tecnologías

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