Sistemas Inalámbricos Fijos.

Facultad de Ingeniería Eléctrica

Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica

TRABAJO DE DIPLOMA

Sistemas Inalámbricos Fijos.

Autor: Juan Leonel Hernández Cárdenas Tutor: Ing. María del Carmen Casas Cardoso Santa Clara

Curso 2007-2008

“Año 50 de la Revolución”

Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas

Facultad de Ingeniería Eléctrica

Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica

TRABAJO DE DIPLOMA

Sistemas Inalámbricos Fijos

Autor: Juan Leonel Hernández Cárdenas e-mail: [email protected]

e-mail: [email protected]

Tutor: Ing. María del Carmen Casas Cardoso Prof. Dpto. de Telecomunicaciones y Electrónica

Facultad de Ing. Eléctrica. UCLV

e-mail: [email protected]

Santa Clara

Curso 2007-2008

“Año 50 de la Revolución”

Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central

“Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad

de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica, autorizando a que el mismo sea utiliza-

do por la Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como

total y que además no podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la

Universidad.

Firma del Autor

Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de

la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un tra-

bajo de esta envergadura referido a la temática señalada.

Firma del Tutor Firma del Jefe de Departamento

donde se defiende el trabajo

Firma del Responsable de

Información Científico-Técnica

PENSAMIENTO

I

PENSAMIENTO

“El aspecto más triste de la vida actual es que la ciencia gana en conocimiento más

rápidamente que la sociedad en sabiduría”.

Isaac Asimov.

DEDICATORIA

II

DEDICATORIA

A mi papá, quien fue, es y será siempre mi guía.

A mi mamá del alma.

A mi hermana.

A toda mi familia.

A todos mis amigos.

A todos.

AGRADECIMIENTOS

III

AGRADECIMIENTOS

En especial, a mi papá, por haberme transmitido todos sus conocimientos y experiencias.

En especial, a mi mamá, por su constante preocupación en la superación de mis estudios y por guiarme por el camino correcto.

A mi hermana Yanet y a mi cuñado Abel por todo lo que han hecho por mí.

A toda mi familia que tanto la quiero por haberme ofrecido los impulsos suficientes para siempre seguir adelante.

A mi tutora Mary por su colaboración incondicional. A Pavel Alemán por su valiosa ayuda en la confección de este trabajo.

A todos mis amigos, quienes fueron capaces de darme el empujón necesario cuando más lo necesitaba.

A mis hermanos Favio, Shaun, Dudley, Miguel Ángel (El Campa), Aleocha, Yuriel (Chichí), Dharmeltha, Yosvany, Semy, Sedy, Herman,

a todos, por apoyarme en todo momento. A mis compañeros de aula por todos los momentos que pasamos.

A todos los profesores que tan importante papel desempeñaron en mi vida de estudiante y en mi formación de valores.

A mi Patria y a mi Universidad por haberme dado la oportunidad de superarme.

Desde mi corazón, a todo aquel que de una forma u otra hizo posible la realización de este trabajo.

TAREAS TECNICAS

IV

TAREAS TÉCNICAS

1. Revisión y análisis bibliográfico sobre los sistemas de acceso inalámbrico fijo exis-

tentes en la actualidad.

2. Investigar sobre las principales características de los sistemas de acceso inalámbrico

fijo, así como sus ventajas y desventajas.

3. Abordar los temas relacionados con la implementación de estos sistemas en diferentes

entornos teniendo en cuenta, principalmente, las particularidades asociadas a la propaga-

ción.

4. Valorar alternativas sobre la aplicación de estas tecnologías en función de los servi-

cios que se pueden ofrecer.

5. Confección del informe final.

Firma del Autor Firma del Tutor

RESUMEN

V

RESUMEN

Actualmente, desarrollar una infraestructura de acceso que satisfaga las necesidades de co-

nectividad y servicios de banda ancha, es uno de los objetivos estratégicos que cualquier

nación debe plantearse, pues el empleo y la aplicación masiva de las nuevas tecnologías

van de la mano del desarrollo socio-económico. Aunque las inversiones en cualquier in-

fraestructura tienen un costo, el costo social de no hacerlas es mucho más elevado.

La infraestructura cableada es insuficiente y presenta un gran deterioro, por lo que se hace

inminente la sustitución de estas instalaciones cableadas por las inalámbricas.

En este trabajo se estudian las diferentes tecnologías de acceso inalámbricas fijas, así como

sus principales características y ventajas con respecto a otras.

Estas tecnologías están básicamente propuestas para proponer alternativas realizables en

nuestro país, en aquellas zonas donde son necesarias las comunicaciones a nivel mundial y

que producto de algunos factores hacen deficiente el despliegue de otros tipos de redes.

Estas técnicas son una solución viable para pequeños países como Cuba, por lo que se está

valorando la implementación de algunas de estas tecnologías y sus aplicaciones fundamen-

tales.

TABLA DE CONTENIDOS

TABLA DE CONTENIDOS

PENSAMIENTO.....................................................................................................…………I

DEDICATORIA.............................................................................................................….II

AGRADECIMIENTOS……………………………………………………………………III

TAREAS TECNICAS......................................................................................................…IV

RESUMEN………………………………………………………………………………….V

INTRODUCCIÓN..................................................................................................................1

Organización del informe .......................................................................................................3

CAPÍTULO 1.GENERALIDADES DE LOS FWA………………………………………...5

1.1 Introducción a la infraestructura inalámbrica. ..................................................................5

1.2 ¿Qué es FWA?..................................................................................................................5

1.3 Ventajas de la Radio para las Redes de Acceso Fijo. .......................................................6

1.3.1 Aplicaciones de Accesos Inalámbricos Fijos para servicios de telecomunicaciones

públicas. ..................................................................................................................................7

1.3.2 Ventajas que brindan las comunicaciones inalámbricas en comparación con las redes

cableadas. ................................................................................................................................7

1.4. Objeciones al uso de la Radio. ........................................................................................8

1.4.1 Desventajas de los sistemas de acceso inalámbrico fijo. ...............................................8

1.5. Arquitectura Genérica del sistema FWA.........................................................................9

1.6. Principales características. ............................................................................................11

TABLA DE CONTENIDOS

1.6.1 Radio............................................................................................................................11

1.6.2 Cobertura ofrecida por la radio. ...................................................................................12

1.6.3 Frecuencias de los sistemas FWA. ..............................................................................12

1.6.4 Antenas. .......................................................................................................................13

1.6.4.1 Antenas de altas ganancias en aplicaciones PTP. .....................................................14

1.6.5 Otros tipos de antenas. .................................................................................................15

1.6.5.1 Antenas tipo “Bocina o Horn”. .................................................................................15

1.6.5.2 Antenas Planar. .........................................................................................................16

1.7. Técnicas de Acceso al Medio........................................................................................17

1.7.1 Acceso Múltiple por División en Frecuencia (FDMA). ..............................................17

1.7.2 Acceso Múltiple por División de Tiempo (TDMA). ...................................................18

1.7.3 Acceso Múltiple por División de Código (CDMA).....................................................18

1.8. Clasificación de los sistemas inalámbricos. ..................................................................19

1.8.1 Sistemas de radio PTP. ................................................................................................19

1.8.2 Sistemas de radio Any to any. .....................................................................................21

1.8.3 Sistemas de radio PMP. ...............................................................................................22

1.9. Tecnologías de los sistemas FWA. ...............................................................................23

1.10. Estándares que utilizan. ...............................................................................................23

1.11. Tipos de FWA..............................................................................................................23

1.12. Consideraciones. ..........................................................................................................25

CAPÍTULO 2.PROPAGACION DE LOS SISTEMAS INALAMBRICOS FIJOS……….26

2.1 Introducción al capítulo. .................................................................................................26

2.2 Radiopropagación. ..........................................................................................................26

2.2.1 Mecanismos de propagación........................................................................................28

TABLA DE CONTENIDOS

2.2.1.1 Reflexión y Refracción. ............................................................................................29

2.2.1.2 Dispersión. ................................................................................................................29

2.2.1.3 Difracción. ................................................................................................................30

2.2.2 Zona de Fresnel............................................................................................................30

2.2.3 La necesidad de una LOS (Line of Sight, Línea de la Visual). ...................................31

2.2.4 Line of Sight – Checks (Controlador de la Línea de la Visual)...................................32

2.2.5 Ruido radioeléctrico.....................................................................................................33

2.2.5.1 Ruido térmico. ..........................................................................................................34

2.2.6 Selección de lugares ideales para las estaciones de radio............................................34

2.2.7 Ecuación de transmisión en condiciones reales de propagación. ................................36

2.2.8 Margen de desvanecimiento. .......................................................................................36

2.2.8.1 Pérdidas de camino relativas en los sistemas LOS. ..................................................37

2.2.8.2 Pérdidas multitrayecto. .............................................................................................38

2.2.8.3 Efectos debido al multitrayecto. ...............................................................................39

2.2.8.4 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). .........................................39

2.2.8.5 Modulación Adaptativa.............................................................................................40

2.3 Consideraciones. .............................................................................................................40

CAPÍTULO 3.TECNOLOGIAS DE ACCESO INALAMBRICAS FIJAS………………42

3.1 Introducción al capítulo. .................................................................................................42

3.2 Sistema WLL. .................................................................................................................42

3.2.1 Evolución del WLL. ....................................................................................................43

3.2.2 Servicios que ofrece WLL. ..........................................................................................43

3.2.3 Tecnologías Inalámbricas de WLL..............................................................................44

3.2.4 Principales aplicaciones de WLL. ...............................................................................44

TABLA DE CONTENIDOS

3.3 Consideraciones para los servicios de Multimedia.........................................................47

3.4 Banda Ancha (Broadband)..............................................................................................47

3.4.1 Alternativas de redes de acceso de banda ancha..........................................................48

3.5 Sistema MMDS...............................................................................................................48

3.6 Sistema LMDS................................................................................................................50

3.6.1 El caso de Cuba para LMDS........................................................................................51

3.7 WipLL (Wireless Internet Protocol Local Loop). ..........................................................52

3.8 Zonas de aplicación de las tecnologías inalámbricas fijas..............................................53

3.8.1 Países en vías de desarrollo. ........................................................................................53

3.8.2 Países desarrollados. ....................................................................................................54

3.9 Consideraciones. .............................................................................................................54

CONCLUSIONES..............................................................................................................545

RECOMENDACIONES.......................................................................................................56

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................57

ANEXOS.............................................................................................................…………..61

GLOSARIO DE TERMINOS. ...........................................................................................614

INTRODUCCIÓN

1

INTRODUCCIÓN

En un mundo donde las comunicaciones se tornan más necesarias cada día, es preciso acu-

dir, en ocasiones, a algunas variantes que sirvan de alternativas para conectar una red de

comunicaciones a algunos lugares de difícil acceso para la red alámbrica. Por eso, se han

desarrollado técnicas inalámbricas que permiten conectarse por medio de las ondas de radio

a cualquier red de voz y datos, a velocidades y con prestaciones similares a las de una co-

nexión alámbrica, convirtiéndose en una variante muy necesaria para estos asentamientos.

Una de las tecnologías más prometedoras y discutidas en la actualidad es la de poder co-

municar computadoras mediante sistemas inalámbricos. Las redes inalámbricas facilitan la

operación en los sitios donde la computadora no puede permanecer en un solo lugar, como

en almacenes u oficinas que se encuentren en varios pisos.

Durante los últimos años se ha experimentado un incremento espectacular en la investiga-

ción, desarrollo e implantación de sistemas y redes de acceso inalámbrico fijo de banda

ancha. El factor de éxito de estas redes reside principalmente en que son soluciones eficien-

tes en costo y con un alto grado de flexibilidad en su despliegue. En la actualidad se están

implantando redes con estas características en todo el mundo debido a que la oferta de

equipos comerciales es bastante amplia y se están proporcionando servicios de voz, video y

datos a través de dichas redes.

No se espera que las redes inalámbricas lleguen a remplazar a las redes cableadas, sino que

estas redes se puedan mezclar para así poder generar una red híbrida y poder resolver los

últimos metros hacia la estación base.

El desarrollo de las telecomunicaciones ha ido tomando un auge considerable, por lo que el

servicio de acceso a Internet se convierte cada vez más en un factor importante en este de-

INTRODUCCIÓN

2

sarrollo, pero se ha expandido solo en poblaciones urbanas y suburbanas, mientras que las

zonas rurales no se satisfacen con este servicio, por su difícil acceso con la utilización de

las redes cableadas.

Desde el surgimiento de la telefonía, la línea de cobre siempre ha sido el proveedor tradi-

cional del enlace entre el abonado telefónico y la central local, pero la supremacía del cobre

en los enlaces locales va decayendo día a día.

La radio está desempeñando un papel primordial en la reestructuración de las telecomuni-

caciones públicas, a la vez de la desregulación, del cambio estructural y del crecimiento

rápido en la demanda. Los sistemas inalámbricos son los medios eficaces de la comunica-

ción entre las localizaciones alejadas o móviles, y el terreno difícil de acceder, donde no es

posible o es prohibitivo y muy costoso, la implementación y el mantenimiento de la estruc-

tura cableada. Además, son los medios eficientes de difundir la misma información a los

receptores múltiples. La primera parte del renacimiento de la radio en las redes de teleco-

municaciones públicas fue su uso en redes de teléfono móvil, pero la fase próxima está ya

sobre nosotros, el uso de la radio como un medio de acceso en redes inalámbricas fijas.

Especialmente la telefonía móvil y otras tantas tecnologías de teléfonos vía radio, han sido

el pilar de las comunicaciones en zonas rurales donde el aislamiento y los precarios servi-

cios de infraestructura son predominantes. Por lo tanto, se puede afirmar que la telefonía

inalámbrica juega un papel vital en el desarrollo económico y social de las zonas rurales,

pues representa una alternativa viable en estos contextos.

Este trabajo se centra en el estudio de algunas tecnologías de radio que proveen acceso fijo

hasta el usuario final y que constituyen un soporte no solo para aplicaciones de telefonía,

sino para otros servicios como puede ser la transmisión de datos y multimedia.

La situación del problema consiste en la contribución para el perfeccionamiento del acceso

de las telecomunicaciones a zonas rurales, teniendo en cuenta las tecnologías inalámbricas

existentes y los servicios que estas brindan. Con la ejecución del proyecto se facilitan solu-

ciones para el mejoramiento de esta situación.

Los objetivos principales de este trabajo responden a las tareas técnicas a realizar, entre

ellos se destacan:

INTRODUCCIÓN

3

• Investigar las potencialidades de las tecnologías de acceso inalámbrico fijo.

• Caracterizar el estado actual de los sistemas de acceso inalámbrico fijo de banda an-

cha en el mundo.

• Valorar las posibles alternativas en el entorno cubano para la extensión de los servi-

cios de telecomunicaciones a zonas rurales.

• Realizar un estudio de la relación de los sistemas de acceso inalámbrico fijo sobre

otras tecnologías de acceso inalámbrico de banda ancha.

Dentro de los posibles resultados de este proyecto está el desarrollo de los sistemas inalám-

bricos fijos, motivando a empresas, instituciones u otras entidades a hacer uso de los mis-

mos. Favorecerá el análisis de las diferentes alternativas de comunicación teniendo presente

las potencialidades que brinda y proporcionando una solución económica más eficiente.

Los resultados de la investigación poseen una aplicación teórica y práctica de gran trascen-

dencia para todos los especialistas, investigadores y diseñadores de redes inalámbricas.

Estos sistemas ofrecen una gran variedad de servicios principalmente en zonas rurales de

difícil acceso, a las que no llegan las redes cableadas y se hace difícil la comunicación. Son

tecnologías adecuadas para establecer radioenlaces, debido a su alcance y alta capacidad, y

su costo muy competitivo frente a otras alternativas.

Organización del informe

El desarrollo del informe se organizó en introducción, capitulario, conclusiones, referencias

bibliográficas y anexos.

• El capítulo 1.Generalidades de los Accesos Inalámbricos Fijos (FWA).

Se dedica a la caracterización de las tecnologías inalámbricas fijas, sobre el cual se desarro-

lla el trabajo, así como sus ventajas y desventajas con respecto a otras tecnologías.

• El capítulo 2. Propagación en los Sistemas Inalámbricos Fijos.

Se ofrecen diversas características, principalmente las relacionadas con la radiopropaga-

ción.

• El capítulo 3. Tecnologías de Acceso Inalámbricas Fijas.

INTRODUCCIÓN

4

Se profundiza sobre los principales sistemas inalámbricos fijos, tanto de banda estrecha

como de banda ancha. Se presenta la aplicabilidad en diferentes zonas, tanto en países

desarrollados como en vías de desarrollo y principalmente la utilidad que exhiben estas

técnicas en nuestro país.

•Conclusiones: Se realiza un análisis de los resultados obtenidos en la investigación en

correspondencia de los objetivos planteados.

•Recomendaciones: Se proponen recomendaciones que tienen como objetivo enriquecer

el material y que permitan la mejora de este proyecto en el futuro.

•Referencias bibliográficas: Se organiza un listado de las referencias bibliográficas con-

sultadas siguiendo la metodología existente para este fin.

CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE LOS FWA

5

CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE LOS FWA.

1.1 Introducción a la infraestructura inalámbrica.

En la actualidad, existe un gran desafío en las redes de radio, que es proveer a todos los

usuarios un servicio integrado de banda ancha. La realización de este fin depende tanto del

desarrollo de los productos para el mercado masivo como del progreso de sistemas que so-

porten tales productos. Nuevos servicios móviles celulares, estaciones terrestres fijas y sis-

temas satelitales, están siendo optimizados para proveer servicios integrados de banda an-

cha.

La cantidad de usuarios que demandan servicios de telecomunicaciones, como telefonía y

acceso a Internet, van en constante crecimiento. Tradicionalmente se les brindaba un acceso

cableado (pares de cobre, coaxiales, etc.), pero el tendido de estos es muy engorroso y toma

mucho tiempo implementarlos. Una alternativa son los sistemas inalámbricos, que ofrecen

la posibilidad de un rápido despliegue y la posibilidad de que el usuario se encuentre en

cualquier lugar dentro del área geográfica de cobertura utilizando las tecnologías de radio-

frecuencia, optimizadas para conexiones inalámbricas a diferentes distancias.

Los servicios que pueden brindar estos sistemas son los de voz (telefonía, fax, módem),

acceso a Internet (banda angosta, banda ancha) de forma simétrica y asimétrica, y acceso a

redes privadas. Las aplicaciones más comunes son para extender de forma rápida las redes

de acceso dentro de las ciudades y para atender zonas rurales o de ubicación muy dispersa

de los usuarios.

1.2 ¿Qué es FWA?

Los sistemas de acceso inalámbrico fijo vía radio son todos aquellos que utilizan el espectro

radioeléctrico como medio para establecer la conexión entre la red de telecomunicaciones y

el domicilio del cliente. Se les conoce también con otros nombres, entre los que se encuen-

tran el "bucle de acceso local vía radio", "bucle local inalámbrico" o "sistemas de acceso

inalámbrico punto a multipunto". También aparece, en ocasiones, bajo los acrónimos ingle-

ses FWA (Fixed Wireless Access) o WLL (Wireless Local Loop). Algo importante, es tener

presente el término "fijo", para diferenciarlos de los sistemas de comunicaciones móviles que


6

también utilizan el espectro radioeléctrico. Mediante estas técnicas se pueden proporcionar

conexiones de banda estrecha, con capacidades equivalentes al par de hilos de cobre e inclu-

so inferiores. A este tipo de aplicación (figura 1.1) se le conoce como conexión en la “última

milla”. Un ejemplo es el del sistema TRAC (Telefonía Rural de Acceso Celular), que se uti-

lizó en España para el acceso telefónico en zonas rurales [1,2].

Fig1.1 Esquema representativo de FWA.

1.3 Ventajas de la Radio para las Redes de Acceso Fijo.

Estas redes poseen una serie de características que las hacen muy atractivas, entre las que

podemos mencionar:

• la manera rápida en la cual las redes de acceso pueden ser implementadas o las redes

existentes pueden ser mejoradas añadiéndoles nuevas capacidades.

• la velocidad y la facilidad de agregar futuras líneas de cliente para los servicios existen-

tes.

• la capacidad de ofrecer nuevos servicios.

• la relativamente baja inversión que se necesita para dar cobertura en áreas grandes.

• la velocidad con la cual se puede instalar el servicio a los nuevos clientes.

Así, las redes de acceso vía radio representan una solución muy atractiva, especialmente

para los nuevos operadores de telecomunicaciones, que ven en la radio la solución ideal

para competir con la posición dominante del operador establecido, en el punto donde la

relación con el cliente es más directa: el bucle local [3].


7

1.3.1 Aplicaciones de Accesos Inalámbricos Fijos para servicios de telecomunicaciones

públicas.

Los usos más comunes de los sistemas de acceso inalámbricos fijos en las redes de teleco-

municaciones públicas son:

• Redes de acceso a telefonía rural.

• Alta razón de bits para la conexión de los locales comerciales (como edificios en centros

históricos).

• Redes de acceso al servicio de banda ancha y multimedia.

• Alta razón de bits para acceso de Internet.

• Tarifa básica ISDN (Integrated Services Digital Network) y redes de acceso al servicio

del arrendamiento de líneas de N x 64 Kbps.

• Redes privadas

1.3.2 Ventajas que brindan las comunicaciones inalámbricas en comparación con las

redes cableadas.

• Capacidad para un gran número de suscriptores.

• Uso eficiente del espectro electromagnético debido a la utilización repetida de frecuen-

cias.

• Prestación de servicios para aplicaciones de datos, voz y video.

• Calidad del servicio (en el caso de la voz) comparable al servicio telefónico tradicional y

accesible al público en general.

• Bajo costo de implementación.

• Poco tiempo de instalación.

• La reducción de las molestias a la comunidad.

• Una mayor facilidad para proteger los sistemas de radio ante actos vandálicos y robos.


8

1.4. Objeciones al uso de la Radio.

Existen dos objeciones principales al uso de la radio en los sistemas inalámbricos fijos:

• la preocupación por los efectos de la transmisión de radio (electro-niebla con humo).

• la posible inseguridad o vulnerabilidad de la transmisión por la posibilidad de sobre-

escucha, o intercepción de mensajes por terceras partes.

Los sistemas inalámbricos fijos utilizan algunas veces antenas altamente direccionales -e.g.

(example given, ejemplo dado) antenas parabólicas-, que parecen tener un efecto amenaza-

dor sobre la población. La sensación de la población es que están siendo irradiados direc-

tamente por tales dispositivos. La verdad es que la potencia total de salida de la radio de

estos sistemas rara vez sobrepasa los 100 mW.Según los estándares actuales de seguridad,

estos pequeños niveles de radiación no requieren precauciones especiales (e.g. cercar las

principales áreas vecinas de las estaciones del transmisor).

El nivel de la radiación causado por un transmisor (estación base o terminal del cliente) de

un sistema de acceso inalámbrico fijo es considerablemente menor que el de un teléfono

móvil, y puesto que nunca está tan cercana al cuerpo representa un riesgo mucho menor que

la telefonía móvil.

1.4.1 Desventajas de los sistemas de acceso inalámbrico fijo.

A pesar de las ventajas de la tecnología inalámbrica, muchas de las empresas no tienen in-

centivos financieros significativos para invertir en la satisfacción de los servicios básicos,

por lo que se convierten en obstáculos para la implementación de estas tecnologías.

• Por motivo de las condiciones sociales y políticas, las tarifas para llamadas locales se

mantienen en forma artificial muy bajas, y a menudo por debajo del costo. Como resultado

de esto, las rentabilidades de las inversiones en la infraestructura para los servicios básicos

son en extremos muy bajos.

• Desde la perspectiva financiera, lo atractivo para las operaciones e inversiones inalámbri-

cas en el servicio básico es que mejorarán conforme a los gobiernos.


9

• Existen dificultades como accesibilidad a las frecuencias por saturación del espectro, la

instalación de torres de antenas en ciudades, o la obtención de permisos de instalación en

azoteas e interior de inmuebles.

• Si el ancho de banda que se solicita es limitado, también lo será la capacidad del sistema

[4].

1.5. Arquitectura Genérica del sistema FWA.

Puesto que los sistemas de FWA son fijos, el requisito para la interoperabilidad de una uni-

dad del suscriptor (FSU) con las diferentes estaciones bases es menos rigurosa que para los

servicios móviles. Consecuentemente, existen una variedad de estándares y sistemas co-

merciales. Cada estándar (o sistema comercial), tiene su propia especificación de interfaz

de aire, arquitectura de sistema, elementos de red, y terminología. Por otra parte, aunque los

elementos de la red en sistemas diferentes tienen la misma terminología, las funciones de

los elementos pueden ser distintas según cada sistema.

Fig1.2 Arquitectura Genérica del sistema FWA.

La arquitectura genérica (figura 1.2) del sistema FWA consta de cuatro elementos funda-

mentales:


10

• La Unidad del Suscriptor Fija (FSU).

Es una interfaz entre los dispositivos cableados del suscriptor y la red del sistema FWA. Los

dispositivos cableados con alambre pueden ser computadoras, teléfonos, etc. Varios sistemas

utilizan otras siglas para el FSU, tal como la Unidad Fija de Acceso Inalámbrico (WAFU), la

Unidad de Radio del Suscriptor (RSU), o la Unidad de Interfaz de Red Inalámbrica Fija

(FWNIU). La FSU realiza la codificación/decodificación del canal, la modula-

ción/demodulación y la transmisión/recepción de la señal vía radio, según la especificación

de la interfaz de aire. En caso de necesidad, la FSU también realiza la codifica-

ción/decodificación en la fuente. Hay variedades de implementaciones de FSU. Una aplica-

ción típica de este tipo de FSU se puede encontrar en edificios de negocios, bloques de apar-

tamentos y áreas de servicios, donde algunos abonados se encuentran muy cercanos.

• Interfaz de Aire.

Una FSU está conectada con la estación base vía banda de radio que está a varios centenares

de MHz o alrededor de los 2 GHz. Desde que FWA es un servicio, se pueden utilizar antenas

direccionales fijas de alta ganancia entre la FSU y la estación base, teniendo en cuenta la lí-

nea de la visual (o por lo menos, cercana). Así, la señal de FWA es un canal con ruido Gaus-

siano (no un canal con atenuación Rayleigh). Esto aumenta drásticamente la eficiencia del

canal y la capacidad del sistema. Físicamente está delimitada por la estructura de la celda

asociada.

• La Estación Base.

La estación base está compuesta, usualmente, por dos partes: el sistema estación base trans-

misor-receptor (BTS o RBS), y el controlador estación base (BSC).

El BTS realiza la codificación/decodificación y la modulación/demodulación del canal, así

como la transmisión/recepción de la señal vía radio. El BTS también se refiere como el puer-

to de radio (RP) o la unidad transmisor-receptor de radio (RTU).

El BSC controla uno o más BTS y proporciona una interfaz para el intercambio local (con-

mutación) en la oficina central. Un papel importante del BSC es transcodificar los códigos de

fuente usados en redes alámbricas y la interfaz aérea. De los roles mencionados, un BSC a


11

menudo es denominado unidad de control de puerto de radio (RPCU) o unidad del interfaz

entre el transcodificador y la red (TNU) [5,6].

1.6. Principales características.

Los sistemas inalámbricos se caracterizan por las aplicaciones para las cuales fueron dise-

ñados, variando en las técnicas de modulación usadas para cifrar la señal de radio de sí

mismos, y en la naturaleza de la antena, determinada por su direccionalidad. Sin embargo,

estas diferencias técnicas en el diseño de radio son solamente una reflexión del propósito

específico para el cual el equipo piensa ser utilizado.

Específicamente, los sistemas FWA emplean 32 Kbps x N y más de tres canales de tráfico

disponibles por carrier.

1.6.1 Radio.

Usando una señal eléctrica muy fuerte como fuente de transmisión, una onda electromagné-

tica puede transmitirse para que se propague lejos a través del aire. Este es el principio de la

radio.

Las ondas de radio son producidas por los transmisores, los cuales consisten en una fuente

de la onda de radio conectada a una cierta antena.

Algunos ejemplos de los sistemas de radio que son usados en las telecomunicaciones públi-

cas incluyen:

• radio de baja frecuencia y mástil de la antena, usada en las aplicaciones de radio públicas

de la difusión - LW (long wave), MW (onda media), interruptor (onda corta)-.

• sistemas de radio HF (High Frequency), VHF (Very High Frequency), o UHF (Ultra

High Frequency), y el mástil de la antena usada para la difusión de la radio pública moder-

na, determinado para las estaciones de radio locales y la difusión de la televisión.

• los sistemas de radio de dispersión troposférica usados en los primeros sistemas de radio

de telecomunicaciones "sobre el horizonte", e.g. de enviar a apuntalan.

• conexiones de radio de microonda, proporcionando conexiones PTP (Point to Point) entre

los pares de los puntos finales, usando antenas altamente direccionales "tipo plato".

• redes de acceso inalámbricas fijas.


12

1.6.2 Cobertura ofrecida por la radio.

De forma general, la cobertura es un tema relevante y posee características muy peculiares

relacionadas con el contexto al que es referido dentro de las radiocomunicaciones. A causa

de las múltiples formas de trayecto radioeléctrico y la diversidad de entornos, este término

está referido únicamente a una predicción estadística.

El término cobertura de radio se utiliza para designar el área geográfica dentro de la cual es

posible la comunicación punto a punto entre dos sitios fijos(el local del abonado y la esta-

ción base).

Un área de cobertura suficientemente grande en una red de acceso vía radio se puede esta-

blecer por la instalación de una sola estación base (o de la estación central). La inversión e

instalación del operador en unidades de radio es una inversión de costo variable, que se

puede programar para ejecutarse en el paso de la progresión, con el crecimiento del opera-

dor en conexiones del cliente y con los beneficios reales del negocio.

El objetivo de desempeño de la transmisión está dado por una tasa de error mínima acepta-

ble (BER). La BER mínima aceptable depende del tipo de tráfico predominante, transporta-

do por el enlace de radio: la comunicación de voz es bastante tolerante a los errores, mien-

tras que la transmisión de datos requiere una alta integridad de transmisión [7].

1.6.3 Frecuencias de los sistemas FWA.

La tecnología de bucle de acceso local vía radio ofrece la posibilidad de llegar al usuario con

bajos costos de infraestructura y alta velocidad de transmisión.

Las bandas de frecuencia más interesantes para las aplicaciones de los sistemas FWA son las

siguientes:

• Banda de 400 MHz – 500 MHz:

Estas bandas son utilizadas para aplicaciones rurales, sobre todo con los sistemas celulares

analógicos.

• Banda de 800 MHz – 1GHz:

Estas bandas se utilizan para la radio digital celular en la mayoría de los países.


13

• Banda de 1,5 GHz:

Típicamente, esta banda se utiliza para satélites y enlaces fijos.

• Banda de 1,7 GHz – 2 GHz:

Principalmente para las bandas de celulares en la mayoría de los países.

• Banda de 2,5 GHz:

Esta banda se emplea fundamentalmente para equipos industriales.

• Banda de 3,4 GHz – 3,6 GHz:

Esta banda está estandarizada para WLL alrededor de todo el mundo.

• Banda de 10 GHz:

Esta banda está disponible para WLL en algunos países.

• Banda de 28 GHz – 40 GHz:

Esta banda se utiliza para los sistemas de distribución de la microonda alrededor del mundo

[8].

1.6.4 Antenas.

La ganancia de una antena es la relación entre la intensidad de radiación en una dirección

determinada y la intensidad de radiación de una antena de referencia alimentada con la

misma potencia. La antena de referencia teórica está constituida por un radiador isotrópico

que radía por igual hacia todas las direcciones. Está claro que no existe una antena como

esta en la práctica, sin embargo, existen algunas antenas de referencia que sí son realiza-

bles, y cuyas ganancias sobre la isotrópica es conocida o se puede calcular y medir, por lo

que sirven como referencia.

Los parámetros técnicos de la mayor importancia para seleccionar una antena son los si-

guientes:

• la banda de radio para la cual se diseña la antena.

• la ganancia de la antena, el coeficiente de radiación trasera (front to back) y el patrón de

la antena.


14

• la polarización de la antena y la discriminación cross-polar.

• el tipo de accesorio de la guía de onda para conectar la antena con la unidad de radio.

• el peso, etc.

La ganancia de una antena depende de tres factores principales:

• La forma física de la antena (la dimensión de una variable y su construcción).

• La talla de la antena.

• La frecuencia de la señal de portador de radio.

1.6.4.1 Antenas de altas ganancias en aplicaciones PTP.

Los tipos de antenas de altas ganancias más usadas en los sistemas inalámbricos PTP, son

las antenas de reflector parabólico, aunque en frecuencias más bajas, también se utilizan las

antenas Yagi.

Las antenas parabólicas, como la de la figura 1.3a, son los tipos de antenas más usados en

ondas milimétricas. Tales antenas funcionan como un espejo cóncavo. Las señales de radio

son generadas en la unidad de radio y alimentadas por la guía de onda al punto focal de la

antena parabólica, donde se lanzan al espacio libre.

Fig1.3a) Antena parabólica; b) Antena Uda-Yagi.

Generalmente, mientras más grandes sean las dimensiones físicas de una antena, mayor es

su ganancia. En el caso de la antena parabólica de reflector mostrada en la figura 1.3a, el

área del reflector, que es perpendicular al poste de la antena, es el factor crítico. Puesto que

la mayoría de las antenas parabólicas son de forma circulares, su área es proporcional al

cuadrado de su diámetro. Así, una antena de un diámetro de 60 cm tiene un área que recoge


15

(la superficie del reflector) cuatro veces mayor que la de una antena de 30 cm de diámetro.

La fuerza de la señal que resulta recogida en la guía de onda de la antena de recepción, será

cuatro veces más fuerte (en los decibelios, 6 dB más fuerte), es decir, el doblar en el diáme-

tro de la antena le produce una ganancia adicional de alrededor de 6 dB. Además, doblar la

radiofrecuencia de la operación también agregará 6 dB de ganancia.

2*⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

λπη DG (1.1)

G: ganancia de la antena.

η: eficiencia de la antena.

D: diámetro de la abertura.

λ: longitud de onda.

π: constante (PI) de valor 3,14.

Las antenas Yagi, como la mostrada en la figura 1.3b, son las más usadas en bandas de ba-

jas frecuencias, e.g. para la recepción de la televisión (difusión terrestre). La ventaja de la

antena Yagi es que su construcción es muy simple y muy barata.

1.6.5 Otros tipos de antenas.

1.6.5.1 Antenas tipo “Bocina o Horn”.

Como su nombre lo indica, una antena tipo bocina se forma físicamente como una bocina.

En algunos tipos de antenas de bocina (figura 1.4a), la forma de esta es fabricada para ac-

tuar como antena del reflector. Estos tipos de antenas son utilizados a veces como una al-

ternativa para las antenas parabólicas en frecuencias relativamente bajas (e.g. por debajo de

7 GHz). El principio de tales antenas es similar al de las antenas parabólicas.


16

Fig1.4a) Esquema de una antena tipo bocina de alta ganancia; b) Fotografía de tres ante-

nas tipo bocina.

Las antenas tipo bocina, como las mostradas en la figura 1.4b, se forman generalmente para

evitar la entrada del agua de lluvia u otra precipitación. Además, un material transparente se

utiliza para sellar la antena del tiempo. Tal cubierta sobre la abertura de la antena se llama

cúpula protectora de la antena. Pero mientras que una cúpula protectora de la antena la pro-

tege contra la entrada del agua en los tipos de bocina, parabólicos y de otras antenas, des-

afortunadamente también proporciona una superficie en la cual el hielo se pueda acumular.

Este tipo de antena se utiliza muy poco en la práctica, aunque hay otros tipos de estas ante-

nas que sí son empleados.

1.6.5.2 Antenas Planar.

Debido a las objeciones de la sensibilidad pública y de las autoridades locales al montaje de

antenas grandes y feas en las fachadas exteriores de edificios, los fabricantes han intentado

cada vez más confeccionar diseños de antenas más pequeños y menos molestos.

Fig1.5) Esquema típico de la antena Planar.

La idea es que, a los vecinos y a los transeúntes, la presencia de las antenas pase completa-

mente inadvertida. Como lo muestra la figura 1.5, las antenas planar pueden tener una mi-


17

rada agradable al ojo, pero el funcionamiento técnico de estas antenas (medidas en términos

de su ganancia) siempre no es el óptimo. Antenas de diferentes dimensiones físicas tendrán

a menudo una ganancia mejor. Según lo mostrado en la figura 1.5, la construcción interna

de una antena planar abarca un arsenal de un pequeño dipolo como las antenas. Cada mini-

antena individual dentro de este arsenal tiene una característica de transmisión y de recep-

ción omnidireccional. Sin embargo, agregando juntas las señales recibidas de todas las mi-

ni-antenas en el arsenal, se consolidan las señales recibidas de una dirección particular, es

decir, las que se transmitieron o recibieron del poste de la antena (generalmente un punto en

el centro de la placa, extendido a todo lo largo de una línea perpendicular a la placa) [9,10].

1.7.Técnicas de Acceso al Medio.

Una de las estrategias más importantes para aumentar el número de usuarios en un sistema

basado en celdas radica principalmente en la técnica de acceso múltiple que éste sistema

emplee. Las técnicas de acceso múltiple en un sistema inalámbrico permiten que varios

usuarios puedan estar accediendo simultáneamente a un canal o un grupo de frecuencias, lo

que permite el uso eficiente del ancho de banda.

El acceso múltiple es de gran importancia porque las tecnologías disponibles de FWA se

diferencian en el método de múltiple acceso que utilizan. Las decisiones sobre cual tecno-

logía a adoptar será influenciada considerablemente por el medio del acceso requerido. Ca-

da operador tiene una cantidad dada de espectro de radio a dividirse entre sus usuarios.

Existen tres técnicas principales de acceso al medio:

FDMA (Acceso Múltiple por División de Frecuencias, Frequency Division Multiple Ac-

cess).

TDMA (Acceso Múltiple por División de Tiempo, Time Division Multiple Access).

CDMA (Acceso Múltiple por División de Código, Code Division Multiple Access) [11].

1.7.1 Acceso Múltiple por División en Frecuencia (FDMA).

El FDMA es aquel en el cual la frecuencia está dividida en un número de ranuras y cada

usuario utiliza una ranura particular para la longitud de la llamada, o sea, en una RBS (Radio

Base Station) el usuario puede utilizar cualquiera de los canales que estén desocupados en un

instante considerado. Esta técnica es la única aplicable a los sistemas analógicos.


18

Cada señal de información al ser enviada modula una portadora distinta. Todas las portadoras

moduladas son agrupadas y transmitidas. En la recepción, las señales de cada usuario son

separadas por filtros pasabanda adecuados. La interferencia entre los canales adyacentes es

determinada por el desempeño de los filtros utilizados y por la separación entre las portado-

ras. Como los filtros no son ideales, la señal de un determinado canal no estará totalmente

confinada dentro de su banda, existiendo siempre un cierto grado de interferencia mutua.

1.7.2 Acceso Múltiple por División de Tiempo (TDMA).

El TDMA es aquel en el cual cada usuario tiene acceso a todas las frecuencias pero sola-

mente en un corto período de tiempo. Basta transmitir las muestras de la señal en un núme-

ro finito de instantes para que sea reconstruido en el receptor. Las muestras de otras señales

pueden ser intercaladas en la transmisión y también recuperadas en la recepción, a través de

un detector síncrono adecuado. La interferencia entre canales adyacentes es limitada por

este sincronismo, que permite la captación de la energía de una señal determinada, recibida

en el tiempo correcto.

1.7.3 Acceso Múltiple por División de Código (CDMA).

El CDMA es aquel en el cual cada usuario tiene la misma banda de frecuencias por todo el

tiempo que quiera pero distingue la transmisión mediante el uso de un código particular. El

código en cuestión provoca una dispersión del espectro de frecuencia relativa a la banda

originalmente ocupada por el usuario. De aquí que esta técnica es también conocida por

DS-SSMA (Direct Sequence-Spread Spectrum Multiple Access). La técnica del SS (Spread

Spectrum, Espectro Extendido) consiste en combinar la señal de información con un código

cuya tasa es muy superior.

El resultado es una dispersión de la información en una banda mucho mayor del espectro.

La ventaja del método es que la cantidad de energía por banda es muy pequeña, garantizan-

do una mayor inmunidad a interferencias.

Además de esto, esta diferencia en la concentración de la energía permite una fácil diferen-

ciación y separación entre las señales dispersadas (codificadas) y no dispersadas, a pesar de

que utilicen una misma portadora en el tiempo [12].


19

1.8.Clasificación de los sistemas inalámbricos.

Los sistemas inalámbricos se pueden clasificar atendiendo a varios criterios. Algunos to-

man en cuenta la necesidad de una comunicación asimétrica, dado que se pueden diseñar

para ser más eficientes en el uso del espectro de radio que los sistemas simétricos compara-

bles. Como ejemplos de sistemas inalámbricos asimétricos están la difusión y los sistemas

PMP (Point to Multipoint), que estos últimos se han diseñado para utilizar el espectro ra-

dioeléctrico altamente eficiente para ciertos tipos asimétricos de comunicación.

Se pueden clasificar los sistemas inalámbricos en tres categorías de aplicaciones:

• Sistemas PTP (Point to Point): se propusieron proporcionar a la línea comunicación

entre dos límites fijados.

• Sistemas Any-to-any (Cualquiera a cualquiera): se propusieron proporcionar la comu-

nicación directamente entre dos puntos cualesquiera o más puntos de un número de siste-

mas móviles u otros límites indefinidos.

• Sistemas PMP (Point to Multipoint): se propusieron permitir que un número de usua-

rios compartan los recursos proporcionados por una sola estación base o tengan en cuenta

la difusión de la misma señal simultáneamente a un número de estaciones alejadas

[13,14,15].

1.8.1 Sistemas de radio PTP.

Los sistemas PTP son utilizados mayormente en las redes de telecomunicaciones públicas

para la red de tronco y otras conexiones de canalización. Un sistema de radio PTP propor-

ciona una conexión entre dos puntos finales (generalmente fijos) y provee una anchura de

banda o una razón de bits fijos, sobre una base permanente. de los sistemas de radiodifu-

sión, la transmisión deseada es a lo largo de una sola línea de transmisión, y generalmente

hay que optimizar el sistema para la transmisión a lo largo de esta línea (o de la conexión).

El sistema consta de dos radios (transmisor y receptor) y dos antenas, en cualquier extremo

de la conexión. Las antenas tienen ganancias muy grandes (en este caso antenas parabólicas

del reflector). Estas antenas se diseñan para asegurarse de que toda la señal generada por la

radio sea transmitida a lo largo del poste de la antena. El poste de la antena es una línea


20

imaginaria que representa la dirección principal de la transmisión de radio y recepción de la

antena (en algunos tipos de antenas hay un conductor metálico a lo largo del poste).

En un sistema ideal, toda la señal de radio generada por el transmisor de la radio de la iz-

quierda de la figura 1.6, llega a la antena de la radio de la derecha. Si esto fuera posible, la

potencia de la señal de radio generada se podría guardar a un mínimo, junto con la interfe-

rencia de radio.

Un sistema inalámbrico PTP se diseña como el sistema simple de la figura 1.6.

Fig1.6) Esquema típico del sistema Punto a Punto.

Las bandas de la radiofrecuencia que afectan el uso del sistema PTP (es decir, en las bandas

de los GHz), no pueden propagarse fácilmente a través de los obstáculos, o difractar alrede-

dor de ellos, de modo que la línea de la visual (LOS) es generalmente necesaria entre las

antenas transmisoras y las receptoras. Esto se determina a la hora de la instalación del sis-

tema, cuando el controlador de LOS (Line of Sight-Check) se realiza. La necesidad de una

línea de la visual entre los límites, y el esfuerzo asociado a los controladores LOS durante

la instalación de una conexión PTP de alta frecuencia es incómodo y se agrega al costo del

sistema. Por otra parte, este esfuerzo hace posible la realización de enlaces PTP de alto an-

cho de banda usando las bandas altas de radiofrecuencia que son inadecuadas a las aplica-

ciones generales de la difusión debido a estas dificultades prácticas. En la práctica, la línea

de la visual se puede alcanzar entre casi dos límites que sean solamente una cuestión de

cómo los altos mástiles de radio necesitan estar en cualquier lugar de la conexión.


21

1.8.2 Sistemas de radio Any to any.

La mayoría de los sistemas de radio Any to any se diseñan para proporcionar comunicación

temporal PTP entre dos puntos, cualesquiera que estos sean, dentro de un gran grupo de

dispositivos. La figura 1.7 ilustra el principio de funcionamiento a partir de un ejemplo de

una red inalámbrica de HiperLAN que conecta las computadoras en un ambiente de la ofi-

cina. En este caso, el espectro de radio (realmente un solo canal de radio) se utiliza como

"medio compartido". Con tal que el canal de radio no esté en uso, cualquier computadora

puede utilizar el canal para comunicarse con cualquier computadora en red.

Fig1.7) Esquema representativo del sistema Any to any.

Los sistemas inalámbricos del tipo Any to any son métodos eficientes y efectivos de pro-

porcionar conectividad completa entre un número relativamente grande de usuarios. El

hecho de que cada par posible de usuarios tenga solamente poca información para comuni-

carse significa que un sistema permanentemente afectado sería poco rentable y muy derro-

chador del espectro de radio. Permitiendo que una gran cantidad de usuarios compartan el

espectro de radio, es posible un uso más eficiente. Sin embargo, esta eficiencia en el uso del

espectro no está sin su precio. El problema con los sistemas de radio Any to any es que la

dirección de la transmisión de radio no es sabida (como en los sistemas de radio PTP, así

que las antenas omnidireccionales tienen que ser utilizadas). En comparación con una ante-

na direccional PTP, una antena omnidireccional tiene una ganancia mucho más baja, redu-

ciendo la calidad y la confiabilidad de los sistemas Any to any en comparación con los sis-

temas inalámbricos PTP. Además, la transmisión omnidireccional conduce a un mayor po-


22

tencial para la interferencia de la radio, y a un riesgo más alto de seguridad, que se asocia a

la intercepción despreciada y a la sobre-escucha de las señales de radio por terceras partes.

1.8.3 Sistemas de radio PMP.

Los sistemas Punto a Multipuntos (PMP) abarcan una estación base y un número de esta-

ciones remotas, como se muestra en la figura 1.8. En estos sistemas, la transmisión de la

radio no es simétrica como en los sistemas de radio PTP. En los sistemas PMP, se debe

tener en cuenta por separado la dirección descendente o downlink (de la estación base a las

múltiples estaciones remotas) y la dirección ascendente o uplink (de las estaciones remotas

a la estación base).

En dirección descendente (es decir, de la estación base a las terminales remotas o a las esta-

ciones del suscriptor), la misma señal está difundida a todos los suscriptores en el área de la

célula o del sector. Para alcanzar esto se utiliza una antena de mayor ángulo. En la figura

1.8, una sola antena omnidireccional se está utilizando para difundir la señal a todas las

puntas del compás equitativamente. El resultado es un área extensa de la célula.

Fig1.8) Esquema típico del sistema Punto a Multipunto.

Alternativamente, una antena del sector se habría podido utilizar con una característica más

direccional. La modulación de la radio en la dirección descendente y el esquema de acceso

múltiple de un sistema PMP, deben ser diseñados para que la difusión dada de la comuni-

cación de la estación base sea recibida nada más por la terminal remota correcta del sus-


23

criptor, sin interferencia de otras comunicaciones de otros suscriptores o estaciones bases.

En la dirección ascendente, el espectro de radio disponible tiene en una cierta manera que

ser compartido entre todas las terminales activas. Este es el trabajo del esquema de acceso

múltiple. Varios esquemas alternativos están disponibles. Para la antena usada en la esta-

ción remota, es normal en sistemas inalámbricos fijos (donde la antena se monta y no es

permanentemente móvil) utilizar una antena altamente direccional (según lo mostrado es-

quemáticamente en la figura 1.8). El uso de una antena direccional restringe la probabilidad

de la interferencia no deseada en la recepción de las fuentes de radio con excepción de la

estación base. Además, durante la transmisión, la interferencia causada a otras terminales

del suscriptor puede ser reducida al mínimo dirigiendo toda la transmisión en la estación

base.

1.9. Tecnologías de los sistemas FWA.

Las tecnologías de los sistemas FWA se clasifican de acuerdo a su ancho de banda:

• Banda Ancha: MMDS (Multichannel Multipoint Distribution Service o Microwave

Multipoint Distribution System) y LMDS (Local Multipoint Distribution System) [16].

• Banda Estrecha o Angosta: WLL (Wireless Local Loop).

1.10. Estándares que utilizan.

La mayoría de los sistemas FWA se desarrollan según los estándares (o sus variantes) para

sistemas móviles.

Básicamente, casi todos los sistemas inalámbricos o técnicas de múltiple acceso, se pueden

utilizar para FWA.

1.11. Tipos de FWA.

Existen distintos de FWA, entre los que podemos mencionar [17]:

• FWC (Fixed Wireless Cellular).

Estos son sistemas basados en las redes celulares, en donde se pueden atender determinadas

áreas con equipos fijos o móviles, con la restricción de que solo están permitidos ingresar a

la red celular desde el área o celda que se les asigne.


24

• LMDS (Local Multipoint Distribution Service).

Este sistema fue diseñado inicialmente para la transmisión de televisión, inicialmente ana-

lógica y luego digital con el empleo de compresión digital MPEG-2. Debido a que tuvo

poco éxito ya que se debían instalar muchas estaciones bases y debía competir con el cable

(CATV), no se uso mucho hasta que se le dio la oportunidad como acceso inalámbrico asi-

métrico de alta velocidad hacia los usuarios que necesitaban transmitir voz y datos (bási-

camente acceso a Internet o a otras redes). Trabaja en bandas de frecuencias elevadas, pero

necesita línea de la visual directa sin obstáculos y permite un gran ancho de banda, con

conexiones “always on”.

• MMDS (Multichannel Multipoint Distribution Service).

Este sistema también fue diseñado inicialmente para la transmisión de televisión y con la llega-

da del Internet lo extendieron a un servicio bidireccional. Trabaja en las bandas de 2 GHz a 11

GHz, pero necesita línea de la visual directa de preferencia sin obstáculos, permite anchos de

banda grandes (menores que los de LMDS) y debido a que está en una frecuencia más baja su

atenuación es menor permitiendo que la celdas puedan tener alcances muy grandes como de 15

a 20 Km.

• BWA (Broadband Wireless Access).

Son los mismos sistemas MMDS y LMDS, pero empleando celdas pequeñas. Esto da la posi-

bilidad de que a un usuario se le pueda asignar un ancho de banda mayor todo el tiempo.

• VSAT (Very Small Aperture Terminal).

Si bien no se presentan en la última milla, muchas veces estos sistemas son la única forma de

conectar zonas muy alejadas, funcionando como una extensión de las redes cableadas voz y

acceso a Internet. Los terminales por lo general son estaciones fijas que además tienen una

antena satelital y sistemas de generación de energía (solar o generadores). Usualmente se

emplea proveer comunicaciones a zonas rurales o centros de explotación minero y petrolero.

• ISAT (Internet Satellite Access Terminal).

El concepto es similar que el caso anterior con la diferencia que los terminales son portátiles

con antenas de fácil despliegue. Los servicios que brinda son voz e Internet con una veloci-


25

dad no muy grande pero suficiente para estar conectado. Su aplicación se da para campamen-

tos en zonas donde no hay otra posibilidad de comunicaciones.

• WMAN (Wireless Metropolitan Area Network).

En este caso ya hay una norma, la IEEE 802.16, que garantiza de cierta manera la compatibi-

lidad de los equipos, de tal forma que las inversiones realizadas en esta tecnología tengan un

mayor tiempo de vigencia que las que se realizaron con tecnologías anteriores.

Hay distintos tipos de sistemas de acceso inalámbrico fijos, funcionando de las soluciones

análogas simples para las conexiones locales inalámbricas del lazo (bucle local) en redes

telefónicas, a través de los sistemas de radio digitales para el servicio básico del ISDN, al

acceso inalámbrico de banda ancha y de alta razón de bits.

En general, se puede decir que los sistemas más simples funcionan en bandas más bajas de

radiofrecuencia (alrededor 2 GHz) y con razones de bits bajas de la oferta a los clientes

pero tienen rangos relativamente altos, mientras que los sistemas de banda ancha funcionan

en frecuencias más elevadas (e.g. 10 GHz, 24 GHz, 26 GHz, 28 GHz, 38 GHz, 42 GHz),

ofreciendo razones de bits mucho más altas a los clientes, pero teniendo el rango restringi-

do. La banda de PMP en 3,5 GHz fue vista inicialmente por los operadores y los fabricantes

como la banda ideal para las velocidades de ISDN. Actualmente, se está utilizando cada vez

más para los servicios de banda ancha. La tendencia hacia el ofrecimiento de servicios de

banda ancha es en parte debido a la demanda del mercado para los servicios de Internet, y a

una mejor economía de banda ancha (beneficios más altos para una inversión de capital

similar).

1.12. Consideraciones.

Existen diversas tecnologías de acceso inalámbricas fijas, diseñadas cada una de ellas en

función de sus aplicaciones y escenarios de trabajo, pero aún queda mucho por explorar en

este campo. Las tecnologías inalámbricas son una opción para llegar con accesos muy velo-

ces a nuevos usuarios. Estas tecnologías se presentan como las alternativas para un estudio

detallado de sus características.

CAPÍTULO 2. PROPAGACION DE LOS SISTEMAS INALAMBRICOS FIJOS

26

CAPÍTULO 2. PROPAGACION DE LOS SISTEMAS INALAMBRICOS FIJOS.

2.1 Introducción al capítulo.

Indiscutiblemente, las tecnologías de acceso inalámbrico fijo son las que proveen enlaces

de mayor ancho de banda, dentro de toda la gama de tecnologías inalámbricas existentes,

aunque también brindan conexiones de banda estrecha. Los ejemplos más representativos

son: WLL, LMDS y MMDS [18].

WLL.

Algunas veces llamado RITL (Radio in the Loop) o FRA (Fixed Radio Access), WLL es un

sistema que ofrece servicios de banda estrecha, en el cual la central de comunicaciones lo-

cal y los suscriptores, se conectan usando la tecnología de radio-base.

MMDS.

Una de las tecnologías óptimas para proveer acceso de banda ancha es el Multichannel

Multipoint Distribution Service o Microwave Multipoint Distribution System (MMDS),

que está clasificada como un FWA de banda ancha.

LMDS.

Catalogada como otra de las más prometedoras tecnologías para proveer acceso de banda

ancha, está el Local Multipoint Distribution System (LMDS), que también clasifica como

un FWA de banda ancha.

2.2 Radiopropagación.

Como se ha dicho anteriormente, la ventaja principal de estos sistemas radica en su fácil y

sencilla implementación, sobre todo en zonas donde la planta exterior está saturada o no


27

existe. Sin embargo, al ser enlaces de radio, sufren pérdidas con las variabilidades del clima

y necesitan tener en cuenta diversos factores para su correcto funcionamiento.

La propagación es un tema relativamente complejo, pues depende de muchos parámetros.

Cuando las ondas de radio se transmiten desde un punto, se separan y se propagan como

frentes de ondas esféricos. Los frentes de ondas viajan en dirección perpendicular a la onda,

como se muestra en la figura 2.1.

Fig2.1) Trayectoria de los frentes de ondas.

Las ondas de radio y las ondas ligeras son formas de radiación electromagnética que visua-

lizan características similares. Mientras que un haz de luz se puede reflejar, refractar y di-

fractar, una onda de radio también lo puede hacer.

Existen cuatro modos o formas de propagación de la onda de radio (ver figura 2.2). Nor-

malmente, un sistema de radiotransmisión se diseña para aprovecharse de uno de estos mo-

dos. Las cuatro formas son:

• propagación de la línea de la visual o directa.

• propagación superficial de la onda (difractada).

• propagación de la dispersión troposférica (reflejada y refractada).

• propagación espacial de la onda (refractado).


28

Fig2.2) Diferentes formas de propagación de las ondas de radio.

Las ondas superficiales son características de las bandas de VLF, LF y MF. La reflexión

ionosférica ocurre en las bandas de VLF y LF, aunque también puede ocurrir en forma de

onda celeste en la banda de HF. Por último, la onda espacial se compone de la onda directa

y la reflejada de la tierra y es común verla en las bandas de VHF y UHF. A medida que

aumenta la frecuencia y se trabaja en las bandas de SHF y EHF predomina la componente

directa.

Durante la transmisión de la información, desde el transmisor hasta el receptor la onda elec-

tromagnética puede sufrir variaciones, producto de las pérdidas del espacio libre y las pér-

didas adicionales, las cuales se producen debido a interferencias, ruido, reflexión, refrac-

ción, difracción, dispersión y absorción.

2.2.1 Mecanismos de propagación

Las señales electromagnéticas se propagan a través de diversas formas entre la antena

transmisora y la receptora. Si el medio en que se propagan fuera completamente uniforme,

las ondas se moverían en línea recta. Para las frecuencias de SHF donde la ionosfera se

hace transparente, la propagación en el espacio libre es modificada por el suelo (reflexión y

difracción) y por la troposfera (refracción, absorción y dispersión) [19].


29

2.2.1.1 Reflexión y Refracción.

Cuando las ondas provenientes de un medio inciden sobre la superficie de otro; una parte

de la energía de la ondas se refleja (cambio en la dirección de propagación), mientras que

otra parte de la energía es transmitida o refractada (cambio en la dirección de propagación

producto del cambio de un medio a otro), y por otro lado una tercera porción se absorbe

(cuando las ondas electromagnéticas atraviesan algún material). Mientras los conductores

perfectos reflejan toda la señal, otros materiales reflejan sólo parte de la energía de la onda

incidente y transmiten el resto.

La reflexión (Figura 2.3a) y la refracción (Figura 2.3b) influyen notablemente en la propa-

gación de la onda en interiores, principalmente en las paredes, pisos, ventanas de cristales

grandes, superficies rocosas, etc. Estos fenómenos dependen tanto de las propiedades físi-

cas (superficies geométrica, textura, grosor y composición del material) como de la señal

(ángulo incidente, orientación, polarización, y longitud de onda). De aquí que un conductor

perfecto refleja el 100% de la energía incidente mientras que un dieléctrico, por ejemplo,

refleja una parte de la energía dependiendo del ángulo de incidencia, y refracta el resto.

Para un ángulo de incidencia cercano a los 0º, la onda es reflejada en su totalidad, en cam-

bio, para uno cercano a los 90º, esta se refracta. En general, un material refleja parte de

energía, refracta otra parte y absorbe el resto. La reflexión también introduce un desplaza-

miento de fase de 180º, el cual es la causa principal del efecto de distorsión multitrayecto.

Fig2.3 (a) Fenómeno de reflexión. (b) Fenómeno de refracción.

2.2.1.2 Dispersión.

El fenómeno dispersión se produce, cuando en el camino, la señal se encuentra con objetos

cuyas dimensiones son pequeñas con respecto a la longitud de onda. Como resultado, el

frente de onda se rompe o se dispersa en múltiples direcciones. Las ondas dispersas son


30

producidas por superficies desiguales, pequeños objetos y otras irregularidades presentes en

el canal. En la práctica, el follaje, señales de tráfico o las farolas pueden provocar disper-

sión en los sistemas de comunicaciones inalámbricos.

2.2.1.3 Difracción.

Este fenómeno ocurre cuando la trayectoria de la onda electromagnética es obstruida por

una superficie con irregularidades agudas (los bordes pronunciados). Las ondas difractadas

que obstruyen están presentes a través del espacio y a veces detrás del obstáculo, dando

como resultado una flexión de ondas alrededor del obstáculo, incluso cuando no existe una

trayectoria de LOS entre el transmisor y el receptor. En un rango de alta frecuencia, la di-

fracción depende de la geometría de los obstáculos, así como la amplitud, la fase, y la pola-

rización de la onda. Cuanto mayor sea la frecuencia de la transmisión, mayores serán las

pérdidas. En la difracción se genera una pérdida de potencia: la potencia de la onda difrac-

tada es significativamente menor que el frente de onda que la provoca [20].

2.2.2 Zona de Fresnel.

Se le denomina Zona de Fresnel al volumen de espacio entre el transmisor de una onda

electromagnética, acústica, etc, y un receptor, de modo que el desfasaje de las ondas en

dicho volumen no sea superior a los 180º. Así, la fase mínima se produce para el rayo que

une en línea recta al transmisor con el receptor. Tomando su valor de fase como 0º, la pri-

mera zona de Fresnel abarca hasta que la fase llegue a 180º, adoptando la forma de un elip-

soide en revolución. La segunda zona abarca hasta un desfasaje de 360º, y es un segundo

elipsoide que contiene al primero. Del mismo modo se obtienen las zonas superiores.

Tanto en óptica como en comunicaciones por radio o inalámbrica, la Zona de Fresnel es

una zona de despeje adicional que hay que tener en consideración además de haber una

visibilidad directa entre las dos antenas. Esto es debido a que toda la primera zona contri-

buye a la propagación de la onda. Por el contrario, la segunda zona tiene la fase invertida,

de modo que su contribución es substractiva. En general, las zonas impares son positivas,

mientras que las pares son negativas.

La primera Zona de Fresnel se debe mantener limpia de obstáculos de modo que las re-

flexiones de la radio destructivas de objetos dentro de esta zona no conduzcan a una grave

interferencia de la señal de radio que llega el receptor.


31

El estándar de la industria es el de mantener alrededor del 60% de la primera zona de Fres-

nel libre de cualquier obstáculo, aunque también se operan con cifras aproximadas entre el

70% y 80% para los mejores casos.

Para el caso de radiocomunicaciones depende del valor de K (curvatura de la tierra) consi-

derando que para una K=4/3, la primera zona de Fresnel debe estar despejada al 100%

mientras que para un estudio con K=2/3 se debe tener despejado el 60% de la primera zona

de Fresnel. En la Figura 2.4 se observa la primera zona de Fresnel y el radio de esta se defi-

ne como

(2.1)

El término n dentro de la expresión, se refiere a una zona determinada, por ejemplo para

calcular el radio de la primera zona de Fresnel n=1. El término d1 se refiere a la distancia

entre el transmisor y el obstáculo más crítico, y el término d2 se refiere a la distancia entre

este último y el receptor (Figura 2.4). En la ecuación 2.1 la suma de d1 y d2 se refiere a la

distancia que hay entre los puntos del enlace, que viene representada en la figura por D

(Figura 2.4).

Fig2.4 Primera zona de Fresnel.

2.2.3 La necesidad de una LOS (Line of Sight, Línea de la Visual).

Las bandas de radiofrecuencia más usadas para los sistemas de acceso inalámbricos fijos

están en las frecuencias por encima de 1 GHz, de modo que la mayoría de los sistemas de


32

acceso inalámbricos fijos caen en la clasificación de la ITU-R (International Telecommuni-

cations Union- Recommendation) de los sistemas de línea de la visual.

La transmisión por radio requiere de una trayectoria clara entre las antenas, cualidad cono-

cida como línea de la visual, que no es más que la trayectoria directa en el espacio libre

entre dos puntos, sin obstrucciones entre ellos.

En el caso contrario, se reconoce el término “fuera de la línea de la visual” (NLOS, Non-

Line of Sight), cuando la visibilidad entre el transmisor y el receptor es bloqueada comple-

tamente. Para una obstrucción parcial, algunas bibliografías se refieren al término “línea de

la visual obstruida” (OLOS, Obstructed-Line of Sight), para los casos en los que el mobilia-

rio, por ejemplo, se interpone parcialmente entre los extremos.

Por lo tanto, cualquier obstáculo tiende, más o a menos, a bloquear la señal, dando como

resultado una inadecuada fuerza de la señal para la buena recepción.

A pesar de todos los comentarios anteriores referentes a la necesidad de un canal de línea

de la visual, las señales difractan a un fragmento limitado, y las reflexiones pueden propor-

cionar, a menudo, un nivel adecuado de la señal.

Confirmando que hay una línea de la visual entre los dos puntos de una conexión de radio,

antes de la instalación del equipo se hace la encuesta sobre el sitio. El proceso de confirma-

ción se denomina generalmente LOS-Checks (Line of Sight-Checks).

2.2.4 Line of Sight – Checks (Controlador de la Línea de la Visual).

Siempre se acostumbra a conducir un chequeo de una línea de la visual (LOS-Checks) antes

de la instalación de un sistema de radio. El LOS-Checks implica que hay que visitar los

sitios propuestos de instalación de antenas transmisoras y receptoras, para evaluar la dispo-

nibilidad de los mismos, o de otra manera de una línea de la visual entre las dos estaciones,

para determinar si hay obstáculos dentro de la zona de Fresnel, y evaluar otros posibles

efectos de interferencia de la radio que se presentan del lugar (e.g. radiotransmisores de alta

potencia cercanos, u objetos o grandes áreas de metal que pudieron causar reflexiones da-

ñosas).

Tareas que se realizan durante la visita al sitio para LOS-Checks:

1) Definir las coordenadas del límite.


33

2) La localización del mapa y la dirección del compás de la conexión.

3) Determinar la línea de la visual.

4) Identificación correcta de la estación remota.

5) Determinar la altura a la que debe ser colocado el mástil.

6) Comprobación de la zona de Fresnel.

7) Documentación fotográfica.

8) Comprobación de la línea de la visual para los enlaces largos, alrededor de 8 Km.

La recomendación P.530 de la ITU proporciona una amplia metodología para determinar

los efectos que provocan los obstáculos en la señal durante la trayectoria, y los posibles

efectos de interferencia causados por el desvanecimiento multidireccional (e.g. como resul-

tado de los obstáculos o de las reflexiones en el terreno). Además, ofrece una metodología

para calcular la confiabilidad de los enlaces creados de saltos individuales múltiples (tales

enlaces múltiples de salto se utilizan para superar dificultades o para evitar obstáculos im-

portantes). La P.530 también brinda métodos de valoración para la confiabilidad de los en-

laces de radio configurados. Estos factores necesitan ser tomados en cuenta en el planea-

miento de los enlaces de radio individuales.

2.2.5 Ruido radioeléctrico.

Las pérdidas de las señales de radio en la atmósfera afectan la capacidad de los receptores

de radio de recibir y de decodificar, exactamente, la señal correcta del usuario. La buena

recepción depende de la fuerza de la señal deseada, que tiene muchas veces más alcance

que el ruido circundante. Es decir, una relación Señal/Ruido (S/N) mínima o Carrier/Ruido

(C/N), tiene que ser mantenida para asegurar una buena recepción. El ruido no puede ser

evitado, por lo que resulta necesario desarrollar modelos que permitan describir su desem-

peño y minimizar los efectos negativos en la detección de la señal.

El ruido en la radio puede ser causado por diferentes causas:

• perturbaciones atmosféricas (esto se puede causar por las emisiones de los gases atmosfé-

ricos o por el relámpago, causa la recepción del chisporroteo en radio pública de la difu-

sión).


34

• ruido artificial, causado por la radiación electromagnética involuntaria de la maquinaria

eléctrica (motores, incluyendo de la elevación (escalera móvil), líneas de potencia, motores

de combustión, etc. Este tipo de ruido la hace esencial, por ejemplo, para no instalar el

equipo del receptor de radio cerca de los motores de la escalera móvil en las azoteas).

• ruido del espacio (causado por causas celestiales, los meteoritos, etc.).

• obstáculos en el camino de radio.

2.2.5.1 Ruido térmico.

El ruido térmico se produce por el movimiento caótico de las cargas libres en los conducto-

res debido a su agitación térmica. Se puede demostrar que la potencia de ruido térmico es

independiente del valor de resistencia del resistor que la produce y, bajo condiciones de

adaptación de impedancias, se expresa como:

BwTkN ⋅⋅= (2.2)

donde k es la constante de Boltzman 231038,1 −⋅ HzK

W⋅

, T es la temperatura expresada en

grados Kelvin y Bw es el ancho de banda expresado en Hz del cuadripolo considerado. La

ecuación (2.2) es válida en las frecuencias que comprenden el espectro radioeléctrico. La

importancia principal del modelo de ruido térmico es que la fuente de ruido real puede sus-

tituirse por una fuente de ruido térmico que produce a su salida el mismo valor de potencia

de ruido que la fuente real. Es importante tomar en cuenta el ruido en el diseño de los re-

ceptores de radio.

2.2.6 Selección de lugares ideales para las estaciones de radio.

Se puede generar una línea de la visual entre dos puntos de un sistema de radio de corto o

mediano alcance, es solo una cuestión del como tendrán que estar las torres o los mástiles

para montar las antenas transmisoras y receptoras. Por otra parte, puede ser que sea más

fácil intentar elegir los límites de la conexión para estar en lugares geográficos prominentes

o en el techo de edificios altos.

Los edificios altos, los topes de las colinas y otros lugares prominentes benefician la buena

visibilidad, y son sitios ideales para la estación base en sistemas PMP o para concentrar

enlaces de radio PTP. La manera más fácil de actuar ante un problema de carencia de la


35

línea de la visual es encontrar un punto intermedio que tenga buena visibilidad a ambos

límites.

Los límites deseados de los enlaces PTP se encuentran, a veces, en edificios pequeños, con

una pobre visibilidad de la línea de la visual. Un edificio alto cerca de un sitio de poca visi-

bilidad, puede ser utilizado como repetidor de voz pasiva (figura 2.5).

Fig2.5) Repetidor de voz pasiva en sitio de poca visibilidad.

Alternativamente, los repetidores activos se podían utilizar para permitir conexiones PTP,

más allá del alcance del rango normal de un solo enlace. Los métodos más simples, se utili-

zan para superar muchos de los problemas de la cobertura de radio (obstrucciones, sombras,

interferencia multidireccional, etc). Si todo esto falla, se necesitaría de un mástil más gran-

de en el punto de la conexión.

El edificio más alto no es siempre el ideal para una estación base. El problema de los edifi-

cios altos es que pueden ser vistos de varias millas alrededor (significa que puede causar

interferencia de radio a las millas alrededor). A veces, es el deseo del planificador de la

radiofrecuencia (particularmente en el PMP) restringir los tamaños de la célula para reducir

la distancia debida a la cual la misma frecuencia del canal de radio puede ser reutilizada sin

causar una degradación inaceptable. Aprovecharse de los obstáculos naturales y de la geo-

grafía local puede ser una buena manera de reducir la interferencia entre las estaciones ba-

ses adyacentes.

Otro factor que debe ser considerado al seleccionar edificios u otros puntos elevados como

estaciones bases, es la posibilidad de tener una pobre cobertura en el área que rodea a la

estación base, debido a una abertura limitada de la elevación de la antena.


36

2.2.7 Ecuación de transmisión en condiciones reales de propagación.

En un enlace inalámbrico, en condiciones reales de propagación ocurren pérdidas adiciona-

les por propagación que incluye las pérdidas en las secciones de líneas de transmisión, des-

alineación entre las antenas, etc.

LaLbGrGtPt

⋅⋅⋅

=Pr (2.3)

Pr: Potencia recibida.

Pt: Potencia transmitida

Gt: Ganancia de la antena transmisora.

Gr: Ganancia de la antena receptora.

Lb: Pérdidas del espacio libre.

La: Pérdidas adicionales.

En los sistemas inalámbricos es muy común el uso de unidades logarítmicas, ya que se

permite convertir productos en sumas y divisiones en restas, lo que facilita los cálculos. De

acuerdo con esto, la ecuación (2.3) puede escribirse como

Pr (dB)=Pt (dBw)+Gt (dBi)+Gr (dBi)-Lb (dB)-La (dB) (2.4)

donde dBw representa los decibeles con relación a 1W de potencia y dBi son los decibeles

con relación a una fuente isotrópica. Además del dB, existe el dBm, que indica decibeles

con relación a 1 mW de potencia. Recordando que

1W= 310 mW, entonces la relación de conversión entre dBW y dBm es

Y (dBm) = X (dBw) + 30. (2.5)

2.2.8 Margen de desvanecimiento.

La mayor parte del tiempo, el nivel de la señal recibido está en el exceso de la sensibilidad

del receptor, así un sistema de radio funciona sin errores. Solamente cuando la atenuación

de la señal excede el presupuesto del acoplamiento o el presupuesto del sistema es que ocu-

rren los problemas (el problema es un nivel inaceptable alto de errores, definido como in-

disponibilidad del acoplamiento).


37

El presupuesto del acoplamiento es la pérdida máxima de la señal que puede ocurrir entre la

transmisión y la recepción de las antenas. Durante el buen tiempo hay solamente pérdida

del espacio libre. La diferencia entre este nivel de atenuación y la condición del umbral es

conocida como margen de desvanecimiento. El margen de desvanecimiento es el nivel adi-

cional de atenuación de la señal que se puede causar por malas condiciones atmosféricas.

El margen de desvanecimiento es fijado ajustando la energía de la salida del transmisor.

Desafortunadamente, mientras que un alto margen de desvanecimiento es ventajoso en la

protección de los enlaces contra el desvanecimiento del tiempo, él puede causar problemas

de interferencia durante el buen tiempo, puesto que la señal transmitida se propagará más

de lo que necesita. Para evitar este problema, algunos sistemas de la radio se equipan de

una función de control de potencia llamada ATPC (Automatic Transmit Power Control), la

cual reduce la energía transmitida durante el buen tiempo, y aumenta automáticamente la

energía de salida del mal tiempo para limitar los efectos del desvanecimiento.

Un buen radioenlace debe tener de 5dB a 17 dB de margen.

2.2.8.1 Pérdidas de camino relativas en los sistemas LOS.

La recomendación P.530 define también el marco para predecir las pérdidas de propagación

para los sistemas terrestres LOS. Estos sistemas de radio funcionan con dos puntos de co-

nexión, en las bandas desde 1 GHz a 42 GHz. Esta descripción toma en cuenta a casi todos

los sistemas de acceso inalámbrico fijo.

En las frecuencias sobre 1 GHz, las señales de radio no difractan alrededor de obstáculos ni

penetran a través de edificios o de la vegetación. Para una mejor confiabilidad de los enla-

ces de radio, es normal asegurarse, durante la fase del planeamiento y de la instalación de

un FWA, que haya una trayectoria de la línea de la visual (es decir, un directo, sin obstácu-

lo) entre las dos antenas.

Esta recomendación presenta una metodología para calcular las pérdidas de camino de la

señal de los sistemas LOS. Enumeremos los efectos en orden de importancia:

• el desvanecimiento (absorción) debido a las precipitaciones (es decir lluvia, nieve, niebla,

nubes u otros efectos del tiempo).

• la absorción de la señal debido a los gases atmosféricos o al estado dieléctrico de la at-


38

mósfera (es decir, a qué grado se ioniza o no se ioniza). atenuación debido a la cobertura de

tierra - edificios, vegetación y arena o tormentas de polvo, etc.

• el desvanecimiento debido a que diversas reflexiones de la señal original interfieran el

uno con el otro.

• las pérdidas debido a la difracción de la señal, obstrucción de la trayectoria u obstrucción

parcial (esto afecta las ondas terrestres que se propagan cerca de la superficie de la tierra).

2.2.8.2 Pérdidas multitrayecto.

Una de las características fundamentales de las radiocomunicaciones terrestres es la propa-

gación multitrayecto, la cual ocurre cuando existen obstáculo entre la estación base y la

ubicación del subscriptor, por lo que podemos decir que este fenómeno queda acentuado en

enlaces NLOS, aunque también se pone de manifiesto en los enlaces LOS.

En tales condiciones, la señal transmitida experimenta reflexiones, difracciones y disper-

siones, causando múltiples ecos de la misma señal, los cuales llegan al receptor a diferentes

tiempos.

La figura 2.6 muestra un típico escenario de multitrayectorias, en el cual el receptor no solo

recibe una señal primaria, sino también señales secundarias (que llegan al receptor en dife-

rentes momentos y fases), las cuales se reflejan en construcciones cercanas y obstáculos,

causando ISI (Inter Symbol Interferente, Interferencia Inter-Símbolos).


39

Fig2.6) Escenario de multitrayectorias.

2.2.8.3 Efectos debido al multitrayecto.

El efecto del fenómeno de multitrayecto en la comunicación inalámbrica digital es conoci-

do como ISI. Los ecos de un cierto símbolo (llamado símbolo N), resultado de la naturaleza

de multitrayecto de un enlace sin línea de la visual (NLOS), se ven como interferencias del

símbolo que le sigue llamado símbolo N+1.

En la medida en que se aumenta la velocidad de transmisión, el tiempo de símbolo va dis-

minuyendo, esto hace que la interferencia entre símbolos sea cada vez más perjudicial.

La tecnología OFDM supera el problema de la ISI mediante el uso de un intervalo de guar-

da al principio del símbolo, o sea, se repite una fracción de la última porción del tiempo útil

de símbolo y se pega al comienzo del próximo símbolo (guarda). Además se trabaja con

frecuencias más bajas (sub-portadoras), lo que hace que el tiempo de símbolo sea mayor.

2.2.8.4 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing).

OFDM es una tecnología en la cual se usan varios carriers de forma simultánea y cada ca-

rrier llevará solamente una parte del mensaje.

El principal objetivo del uso de OFDM, también llamada DMT (Discreet Multitone Modu-

lation, Modulación por Multitono Discreto), es para evadir los problemas causados por las


40

reflexiones debido al multitrayecto, el cual se logra mediante la transmisión del mensaje

(bits) a baja velocidad (esto hace que el tiempo de los paquetes de datos sean mucho mayo-

res que el tiempo de interferencia, o sea, que este último se hace despreciable respecto al

tiempo de dato) de forma tal que cualquier interferencia sea despreciable con respecto al

tiempo de datos. Para mantener una alta velocidad de transmisión, se usan varias portadoras

para transmitir varios mensajes de baja velocidad de forma simultánea, los cuales serán

recombinados en el receptor para obtener de nuevo una señal a alta velocidad [21,22].

2.2.8.5 Modulación Adaptativa.

La comunicación inalámbrica a altas velocidades requiere de técnicas de transmisión efi-

cientes y espectralmente ya que los canales radio son generalmente selectivos en frecuencia

y con desvanecimientos en el tiempo. La mayoría de las técnicas de modulación empleadas

actualmente para estos canales se diseñan para mantener una cierta calidad de la comunica-

ción durante los desvanecimientos, resultando en una pobre utilización de su capacidad

durante un buen porcentaje del tiempo.

La modulación adaptativa permite obtener una alta eficiencia espectral y garantizar una

determinada tasa de bits erróneos en canales sometidos a desvanecimiento plano, sobre

todo cuando las variaciones del canal son suficientemente lentas. Además, en esta situación

es posible mantener una baja velocidad binaria para el canal de retorno.

Cuando el enlace de radio tiene alta calidad, se usa el esquema de modulación más elevado,

dándole al sistema una mayor capacidad. Durante la transmisión, y dependiendo de los

efectos multitrayecto de la señal, el sistema se puede cambiar a un esquema de modulación

menor para mantener la calidad de la conexión y la estabilidad del enlace. Esta característi-

ca permite al sistema superar los efectos multitrayecto. La característica clave de la modu-

lación adaptativa es que se incrementa el rango sobre el cual puede ser usado un esquema

de modulación superior, como situación opuesta a tener un esquema fijo diseñado para la

condición de peor caso.

2.3 Consideraciones.

El objetivo principal de las tecnologías de radio fijas es brindar servicios de telefonía con

una calidad similar a la ofrecida por una infraestructura cableada, por lo que es imprescin-

dible diseñar los radioenlaces teniendo en cuenta todos los efectos nocivos desde el punto


41

de vista de la propagación. Al ser enlaces fijos es posible predecir las perdidas y fallas aso-

ciadas, pero esto implica un estudio detallado de sus características. A lo largo de este capí-

tulo se comentaron los problemas principales que enfrentan los radioenlaces y algunas al-

ternativas para su solución.

CAPÍTULO 3. TECNOLOGIAS DE ACCESO INALAMBRICAS FIJAS

42


3.1 Introducción al capítulo.

A medida que la competencia en los mercados de las telecomunicaciones mundiales ha ido

en aumento, los operadores han buscado diversas maneras innovadoras de ganar espacio en

el mercado. El acceso inalámbrico fijo ha permitido que los nuevos operadores compitan

con más eficiencia contra la competencia establecida, sin tener que confiar para la disposi-

ción de los servicios, en las redes de acceso existentes. Esto ha ayudado a los nuevos ope-

radores a reducir sus costos y, con un control mejor de su propia infraestructura, a ser más

flexibles en sus demandas y expectativas del servicio. Inicialmente, era suficiente con que

los operadores ofrecieran el teléfono y el ISDN en sus líneas de acceso, pero como los már-

genes disponibles de los servicios telefónicos públicos han decaído debido a la gran compe-

tencia entre los abastecedores, ha habido un significativo aumento en la demanda para los

servicios de alta velocidad de los datos, particularmente para tener acceso a servicios de

Internet y de IP. Consecuentemente, el acceso inalámbrico de banda ancha ha emergido. La

mayoría de los operadores modernos de telecomunicaciones que están solicitando el espec-

tro de radio están planeando ofrecer una lista de servicios de multimedia, voz y datos de

banda ancha, permitiendo así que funcionen servicios locales del lazo de la radio (WLL).

Como se dijo anteriormente, existen diversas tecnologías para ofrecer servicios utilizando

como soporte de transmisión el espacio radioeléctrico. Específicamente entre las tecnologí-

as fijas más implementadas están: WLL, MMDS y LMDS.

3.2 Sistema WLL.

De manera general, WLL es un sistema basado en celdas que conecta a usuarios a la red

pública telefónica conmutada (PSTN, Public Switched Telephone Network) utilizando se-


43

ñales de radio, sustituyendo al cableado de cobre entre la central y el abonado. Estos siste-

mas incluyen servicios de radio fijos, sistemas celulares fijos y sistemas de acceso inalám-

bricos.

Esta técnica es una buena alternativa a aplicar en países subdesarrollados teniendo en cuen-

ta tanto su costo de instalación como de mantenimiento. Según la ITU, la demanda de WLL

en el mundo de 1997 al 2002 osciló cerca de los 856 millones de líneas, de las cuales, el

82% fueron en países subdesarrollados y el 18% restante en los países desarrollados.

Lo ideal es que este sistema opere en las bandas de 3,5 GHz y 26 GHz, aunque en nuestro

país opera en la banda de 2,4 GHz.

3.2.1 Evolución del WLL.

La utilización de la radio no es una novedad, ya que sus aplicaciones vienen utilizándose

desde hace mucho tiempo, tanto en entornos regulatorios y mercados muy diferentes al ac-

tual.

A principio de los años 80, el despliegue de los sistemas de acceso de radio fue inicialmen-

te bastante marginal, limitándose solamente a satisfacer parte de los operadores estableci-

dos.

A finales de los años 90, diversos factores incidieron en la evolución de las redes de acceso

de radio. Por una parte, la aparición de nuevas tecnologías de radio, por otra parte, un gran

esfuerzo de estandarización que ha permitido alcanzar las economías de escala suficientes

para reducir los precios de elementos tecnológicamente complejos, y por último, los movi-

mientos desreguladores y liberalizadores han hecho surgir la competencia en el bucle local

[23,24].

3.2.2 Servicios que ofrece WLL.

Los servicios que pueden ser ofrecidos por un sistema WLL incluyen:

• Servicio de voz: PCM (Pulse Code Modulation) de 64 Kbps, ADPCM (PCM Adaptive

Differential) de 32 Kbps.

• Servicio de datos en banda de voz: 56 Kbps fax/módem.

• Servicios de datos: 155 Kbps (e.g. Internet).


44

• Servicio ISDN: 144 Kbps (2B+D).

3.2.3 Tecnologías Inalámbricas de WLL.

La tecnología adecuada a emplearse en los sistemas WLL depende de un grupo de considera-

ciones respecto a las aplicaciones, tales como tamaño y densidad demográfica del área geo-

gráfica (rural y urbana), y de las necesidades básicas del servicio de cada suscriptor. De

hecho, hay muchas buenas razones por las que diferentes tecnologías inalámbricas servirán

para algunas aplicaciones mejor que otras.

WLL ha sido implementada mediante cinco categorías de tecnologías inalámbricas:

• Celular Analógico.

• Celular Digital.

• Red de Comunicaciones Personales (PCN)/Servicios de Comunicaciones Personales (PCS).

• Teléfonos Inalámbricos de Segunda Generación (CT-2)/Telecomunicaciones Inalámbricas

Digitales Europeas (DECT).

• Implementaciones propietarias.

Cada una de estas tecnologías tiene una mezcla de fuerzas y debilidades para las aplicaciones

de los sistemas WLL [25].

3.2.4 Principales aplicaciones de WLL.

Tales sistemas han sido implantados en economías emergentes, donde no existe acceso a

las redes públicas fijas. Diversos países en desarrollo como China, India, Brasil, Indonesia

y Venezuela han puesto en práctica esta tecnología como una manera eficiente de desplegar

servicios a millones de suscriptores, evitando los altos costos de trazar rutas de cable físico.

La Empresa de Telecomunicaciones de Cuba S.A. (ETECSA), para resolver el problema

del servicio telefónico en los lugares donde la planta exterior presenta situaciones críticas o

simplemente no existe, realizó diversas inversiones en la telefonía inalámbrica, sobre todo,

en zonas urbanas donde se ha realizado la digitalización de la central telefónica.

Estas inversiones han permitido solucionar parte de los problemas presentados, y a la vez

han logrado mantener el principio de heterogeneidad de la red de telecomunicaciones, me-


45

diante la instalación de sistemas WLL y telefonía rural a lo largo de todo el país, con tecno-

logía de fabricantes muy diferentes e incompatibles entre sí. Se hace referencia, principal-

mente, al sistema A9800 de ALCATEL, basado en tecnología estándar DECT (Digitally

Enhanced Cordless Telecommunication), al sistema MGW (Multigain Wireless), basado en

tecnología de espectro ensanchado CDMA y al sistema SR Telecom SR500 con tecnología

propietaria en la banda de 2 GHz.

Escoger una tecnología incompatible y con soluciones propietarias permite resolver el pro-

blema presentado en un momento determinado, pero puede ocasionar dificultades de inter-

operabilidad y escalabilidad en el futuro, así como conflictos al establecer una gestión cen-

tralizada de la red y los servicios.

A través de la ampliación de la zona de cobertura de la red GSM (Global System Mobile),

ETECSA puede resolver las necesidades de WLL y las de la telefonía rural en cualquier

lugar. Así, se concentrarán las inversiones inalámbricas hacia una tecnología muy estanda-

rizada y probada a nivel mundial, con la que se puede mantener el principio de heteroge-

neidad de la red, pues las BSS (Base Station Subsystem) pueden ser de varios fabricantes, a

la vez que se asegura la interoperatividad. Además, una inversión en GSM está siempre

garantizada porque los operadores tienen la seguridad de que nunca caducará.

También hay que tener en cuenta que ETECSA ya tenía desplegada una red WLL y de tele-

fonía rural con coberturas aisladas en el país, de la cual pueden utilizarse las zonas cubier-

tas por el sistema DECT, que abarca distintas localidades en Ciudad de La Habana, Santa

Clara, Cienfuegos y Granma, tanto en zonas urbanas como rurales, para incorporarlos a la

cobertura de GSM, y sacarle un mayor provecho a las inversiones realizadas.

La justificación teórica que permite la interconexión entre el sistema DECT y el GSM (fi-

gura 3.1) se comprueba por el hecho de que ambos sistemas cumplen con estándares basa-

dos en la arquitectura de interconexión para Sistemas Abiertos OSI (Open System Inter-

connection).


46

Fig3.1 Sistema WLL en una red GSM.

Específicamente, en nuestra provincia de Villa Clara están instaladas dos tecnologías WLL

diferentes: el Sistema Inalámbrico Multiganancia Tadiran, MGW (Multigain Wireless), y el

A9800 de ALCATEL de alta y baja densidad [26].

Antes del año 2001 y con la llegada del programa de expansión y modernización de las

redes telefónicas por parte de ETECSA, toda la zona rural del Escambray presentaba una

crítica situación en cuanto a las comunicaciones telefónicas. Solo algunos asentamientos de

mayor densidad poblacional y de fácil acceso disfrutaban de este servicio, que era en ese

entonces de muy mala calidad. Estos servicios llegaban al abonado final por línea aérea

desde la central, expuestas, por tanto, a muchas averías; además de que el sistema era aten-

dido por un centro de operadora muy obsoleto.

Actualmente, en la zona montañosa del Escambray (figura 3.2), se encuentra implementada

esta tecnología, específicamente el A9800 de ALCATEL, brindándole servicios a un gran

número de personas [27].

Pero esta tecnología ya es considerada una tecnología obsoleta, ya que su fabricante, el mo-

nopolio ALCATEL, no tiene pensado seguir elaborándola, por lo que se hace necesario una

sustitución de la misma y una reestructuración de estas zonas con otras tecnologías, sobre

todo tecnologías de banda ancha.


47

Fig3.2) Esquema del sistema WLL en la zona del Escambray realizado en el año 2006.

3.3 Consideraciones para los servicios de Multimedia.

Para los servicios de banda ancha, tales como video-teléfono o video bajo demanda (VoD),

los sistemas WLL no son suficientes. Las limitaciones de capacidad del canal pueden ser

superadas migrando a las gamas de frecuencias más altas y aplicando los sistemas inalám-

bricos de banda ancha. De hecho, el concepto de WLL de banda ancha contiene también al

MMDS, al LMDS, el WATM (Wireless Asynchronous Transfer Mode) y el acceso basado

en los satélites.

3.4 Banda Ancha (Broadband).

El término banda ancha es bastante controvertido, ya que no existe hasta ahora una única

definición del mismo. A menudo se asocia la banda ancha con términos de velocidad de

transmisión o de un conjunto de servicios específicos.

La recomendación I.113 del Sector de Normalización de la ITU define un servicio o siste-

ma de banda ancha como aquel que requiere canales de transmisión capaces de soportar

velocidades superiores a la velocidad de acceso primario ISDN, es decir, a velocidades ma-

yores de 1,5 Mbps o 2 Mbps, pero hay quienes prefieren una definición cualitativa para la

banda ancha, que se centre más en aspectos subjetivos, que en la velocidad. Para considerar

una tecnología de banda ancha se debe cumplir con una serie de parámetros:


48

• debe soportar las principales aplicaciones de multimedia.

• los usuarios las deben percibir rápida o con retardos no significativos.

• la conexión tiene que ser “always on” y la tarificación estar más en función del volumen

de datos transmitidos que del tiempo de conexión.

Las velocidades de transmisión suelen ser de centenares a millares de veces más rápidas

que las de los sistemas de banda estrecha [28].

3.4.1 Alternativas de redes de acceso de banda ancha.

• Fibras ópticas.

• DSL (Digital Subscriber Line, Línea de Abonado Digital).

• Cable-módem.

• Redes inalámbricas.

3.5 Sistema MMDS.

Los sistemas MMDS surgieron en los años 80 como una evolución de los sistemas MDS

(Microwave Distribution System), que constituyeron la primera explotación comercial en la

banda de 2 GHz para la distribución directa al abonado de una canal de televisión.

El MMDS es un sistema de acceso inalámbrico PMP, que opera en el rango de frecuencias

de 2 GHz a 11 GHz, principalmente en 2,5 GHz y 3,5 GHz; y brinda diversos servicios

como acceso a Internet, video y datos a altas velocidades. Este sistema, al igual que el

LMDS, es bidireccional y los paquetes de señales de audio, video y datos se codifican para

su protección, se multiplexan, se modulan, se amplifican y se trasladan a unas frecuencias

superiores que alimentan a los transmisores, donde se transmiten las señales mediante ante-

nas muy directivas para su radiodifusión. Estos sistemas emplean OFDM (Orthogonal Fre-

quency Division Multiplexing) y su cobertura tiene un alcance de algunas decenas de Km

con velocidades de datos de hasta 10 Mbps

Las redes MMDS (figura 3.3) se caracterizan por el limitado número de canales disponibles

en las bandas asignadas para este servicio, sólo 200 MHz de espectro.


49

Esta desventaja reduce el número efectivo de canales en un sistema MMDS. El uso princi-

pal de esta tecnología es la televisión restringida inalámbrica, competencia directa de las

compañías de televisión por cable. Como el ancho de banda de un canal de televisión es de

6 MHz, solamente 33 canales cabrían en el espectro asignado.

El rango de una antena de transmisión MMDS puede alcanzar los 50 Km, dependiendo de

la altura de la antena y de la potencia de radiodifusión. La potencia de transmisión varia

usualmente entre 1y 100 Watts, la cual es sustancialmente menor a los requerimientos de

potencia de las estaciones de televisión abierta de VHF y UHF.

La antena de recepción en el lado del usuario está condicionada para recibir señales con

polarización vertical u horizontal. Las señales de microondas son pasadas por un converti-

dor de frecuencias, el cual convierte las frecuencias de microondas a las frecuencias están-

dar de cable VHF y UHF, y pueda conectarse directamente al televisor.

Además, la señal a estas frecuencias se va a ver afectada por efectos “transparentes” a fre-

cuencias inferiores, como es la gran pérdida de la señal producida al atravesar cualquier

objeto como montañas y árboles, siendo este el principal escollo a solucionar a la hora de

aplicar estos servicios, por lo que debe quedar despejada la primera zona de Fresnel. Por

ello, se precisa de LOS entre la antena transmisora y receptora [29,30,31].

Fig3.3) Esquema del sistema MMDS.


50

3.6 Sistema LMDS.

El LMDS es un sistema de acceso inalámbrico PMP, capaz de proveer servicios [00] de

voz, datos, video y acceso a Internet. Surgió para contrarrestar las limitantes de ancho de

banda de los sistemas MMDS. Opera en las bandas de frecuencias de 26 GHz a 28 GHz, 32

GHz y 40 GHz; y provee enlaces de banda ancha (como mínimo un E1/T1) en ambos sen-

tidos a múltiples abonados de una misma zona geográfica, los que acceden a la misma pla-

taforma de radio utilizando métodos de multiplexación.

En muchos países, el sistema LMDS, que a menudo lo nombran LMCS (Local Multipoint

Communications System), se considera un fuerte candidato a los servicios de banda ancha

de nueva generación de sistemas WLL (B-WLL).

En comparación con las tecnologías basadas en cable, los sistemas LMDS (figura 3.4) se

pueden instalar muy rápidamente, al tiempo que la naturaleza modular de su arquitectura

permite una ampliación progresiva en función de las necesidades y del aumento de la cuota

de mercado.

El sistema LMDS se compone de dos capas: la capa de transporte físico y la capa de servi-

cio. La capa de transporte físico incluye la plataforma radio y las plataformas de conmuta-

ción de paquete/circuito. La plataforma de radio consta de dos elementos: las estaciones

bases o hubs y los equipos terminales.

Este sistema además, emplea diversas técnicas de modulación como BPSK, QPSK, 4-

QAM, 16-QAM y 64-QAM.

Actualmente, las redes LMDS se basan en plataformas IP o ATM (Asynchronous Transfer

Mode, Modo de Transferencia Asincrónica de Información).

A la estandarización del LMDS contribuyen diversas organizaciones como son el FORUM

ATM, el Digital Audio Video Council (DAVIC), la ETSI (European Telecommunication

Standarts Institute), la IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) y la ITU.

En el 2002 se publicaron dos estándares para las redes LMDS: el IEEE 802.16 Wireless-

MAN y el HiperAccess desarrollado por ETSI. Estos estándares han dado un nuevo impul-

so al desarrollo y despliegue de esta tecnología [32, 33,34].


51

También, estos sistemas precisan de una buena LOS por lo que hay que cuidar de despejar

la zona de Fresnel en un 80%.

Fig3.4 Esquema del sistema LMDS.

Tanto los sistemas LMDS como los MMDS surgieron para facilitar el despliegue de las

redes de los operadores de cable y permitir servicios digitales bidireccionales de video y

datos en las bandas elevadas de microondas.

3.6.1 El caso de Cuba para LMDS.

En estos momentos, la demanda de acceso de banda ancha no es tan significativa, pero se

espera que en los próximos años se incremente notablemente, ya que el desarrollo socioe-

conómico del país y el proceso de informatización de la sociedad cubana demandarán acce-

sos a velocidades mayores que las actuales.

Tal vez para Cuba en estos momentos podría ser más conveniente la implementación de

sistemas LMDS propietarios de no muy altas velocidades, digamos de hasta 4 Mbps, pero

hay que tener en cuenta que en el tiempo de vida útil de estos sistemas (10-15 años) la de-

manda del ancho de banda podría superar las prestaciones de estos sistemas, por lo que el


52

despliegue por parte de ETECSA de estos sistemas estandarizados podría ser una alternati-

va para el desarrollo e implementación de redes de acceso de banda ancha en Cuba.

3.7 WipLL (Wireless Internet Protocol Local Loop).

Los sistemas WipLL están considerados sistemas con una concepción más avanzada, aun-

que esto no quiera decir que sean los más eficientes desde el punto de vista económico.

Están apareciendo sistemas de radio que solo transmiten paquetes. Un ejemplo de esto es el

sistema WipLL. Este sistema es también conocido como IP (Protocolo Internet) basado en

los sistemas FWA de banda ancha.

Las tecnologías WipLL disponibles ofrecen un concepto que se ha establecido en la ten-

dencia mundial, es decir, la infraestructura de redes inalámbricas IP puras, con mayor flexi-

bilidad y cobertura. WipLL no se trata de una tecnología estandarizada, sino que es la en-

trega de servicios de telecomunicaciones a través del protocolo IP a los usuarios de forma

inalámbrica; es decir, la telefonía IP llega a los usuarios de manera inalámbrica.

WipLL es la mezcla de dos tecnologías que actualmente están logrando un dominio en la

industria de las telecomunicaciones (telefonía IP y redes WLL). Trabaja en las bandas de

2,4 GHz y 3,5 GHz (figura 3.5). Soporta una calidad de voz comparable con la de telefonía

cableada, y el área de cobertura puede alcanzar los 25 Km en sectores con alta densidad de

terminales instalados; para el caso de telefonía pública, esta cobertura puede alcanzar hasta

30 Km. Generalmente, estos sistemas se basan en FHSS (Frequency Hopping Spread Spec-

trum) como método de acceso de radio.

WipLL es una red inalámbrica punto a multipunto, basada en tecnologías IP de alta capaci-

dad (4 Mbps). Además, puede transportar voz, video y datos con una simple plataforma

sobre un área metropolitana; soportando calidad de servicio (QoS) y ancho de banda por

demanda (BoD). Además, tiene una utilización muy alta del espectro y una capacidad de

hacer funcionar a muchas radios en una localización.

La infraestructura que soporta esta tecnología, comparada con otras redes, es económica,

rápida de instalar, más flexible, permite escalabilidad y representa una solución bastante

competitiva, solucionando la necesidad de comunicación con acceso inalámbrico [35].


53

Esta tecnología se recomienda implementar para acceder a sectores rurales y urbanos mar-

ginales y en donde no existan redes cableadas; cuando se tiene distancias largas entre po-

blaciones y localidades que se desean interconectar, en los que no se justificaría tender una

red física.

Fig3.5) Relación entre el sub-canal, el canal de RF y las bandas asignadas.

3.8 Zonas de aplicación de las tecnologías inalámbricas fijas.

Las tecnologías inalámbricas fijas pueden ser implementadas en varias zonas geográficas,

tanto en países desarrollados como en vías de desarrollo, teniendo en cuenta su aplicación y

utilidad y las potencialidades que brinda.

3.8.1 Países en vías de desarrollo.

En muchos países y/o regiones en desarrollo, las infraestructuras para los servicios telefóni-

cos básicos siguen siendo insuficientes. Por consiguiente, muchas poblaciones en estas

áreas aún no han sido beneficiadas con RTPC. Esto reduce la oportunidad para que la gente

adquiera información y profundiza más el problema de la desigualdad en el acceso a la in-

formación.

La principal aplicación estará en áreas urbanas y suburbanas, con foco tanto en el mercado

residencial como de empresas. La baja penetración de las infraestructuras cableadas, así

como la baja calidad de las líneas de comunicaciones analógicas, hacen difícil el despliegue

masivo de tecnologías de banda ancha. La posibilidad de despliegue de servicios de acceso

a Internet y multimedia, hará que las tecnologías inalámbricas fijas desplacen a tecnologías

alternativas de WLL de banda estrecha.


54

3.8.2 Países desarrollados.

Los sistemas inalámbricos fijos permitirán la cobertura de banda ancha en zonas rurales,

donde la dispersión de la población y las dificultades en el despliegue de una infraestructura

cableada hacen que actualmente los operadores no encuentren una rentabilidad suficiente

que justifique la inversión con los medios tradicionales.

La aplicación de estas técnicas se centrará en el mercado residencial y en los servicios de

acceso a Internet y multimedia. Los operadores fijos tendrán a su alcance una tecnología

alternativa para ofrecer acceso inalámbrico en banda ancha.

3.9 Consideraciones.

Los sistemas de acceso inalámbrico fijo constituyen una alternativa tentadora para los ope-

radores de telecomunicaciones. Antiguamente, los enlaces de radio se veían limitados por el

ancho de banda y los servicios que podían ofrecer, sin embargo, en la actualidad existe una

variedad de tecnologías que permiten la integración de múltiples servicios utilizando como

soporte el espacio radioeléctrico. Independientemente del incipiente desarrollo de las redes

de telecomunicaciones en Cuba, nuestro país no puede estar ajeno al constante desarrollo

mundial, por lo que se debe, de acuerdo a nuestras posibilidades, hacer un uso eficiente de

estas técnicas.

CONCLUSIONES

55

CONCLUSIONES

En este trabajo se realizó una caracterización de los principales sistemas de acceso inalám-

bricos fijos, tanto de banda estrecha como de banda ancha por lo que se arriba a las siguien-

tes conclusiones:

1. Los sistemas de acceso inalámbrico fijo constituyen una alternativa para esta-

blecer enlaces de última milla en lugares donde la planta exterior es prohibitiva.

2. Al ser enlaces de radio, estos sistemas sufren pérdidas con las variabilidades del

clima y del entorno, sin embargo como los terminales son fijos o tienen una mo-

vilidad muy restringida, un diseño adecuado puede garantizar estabilidad en el

radioenlace, de manera que la calidad de los servicios sea similar a la ofrecida

con un medio cableado.

3. Los sistemas de acceso inalámbricos fijos se presentan como una novedosa tec-

nología que puede soportar incluso aplicaciones de banda ancha, por lo que se

convierten en una solución muy ventajosa y confiable.

4. Estas tecnologías se convierten en una alternativa económica y posible para con-

tribuir al desarrollo de las redes inalámbricas en Cuba, tanto para zonas carentes

de servicios de telecomunicaciones como para el acceso a Internet.

RECOMENDACIONES

56

RECOMENDACIONES

A partir del desarrollo de este trabajo investigativo, se recomienda:

1. A investigadores, especialistas y diseñadores, seguir de cerca la evolución de es-

tas técnicas y las utilidades que brinda, debido al escenario favorable que presen-

tan estas tecnologías.

2. Implementar estas tecnologías inalámbricas en nuestro país, principalmente para

zonas de difícil acceso a las comunicaciones.

3. Desarrollar futuros trabajos que den continuidad al presente, encaminados a pro-

fundizar en los aspectos más críticos sobre la implementación de estas técnicas y

los servicios que pueden ofrecer.

4. Incorporar el estudio de estas tecnologías inalámbricas

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61

ANEXOS

Anexo I: Sistema de Primera Generación de WLL.

Anexo II: Resumen de alcances y capacidades.

62

Anexo III: Banda de Frecuencia de 3,5 GHz: Caso Perú.

Anexo IV

Usuarios Servicios Soluciones

Áreas rurales país en desarrollo sin RTPC

Servicio de voz FWA

Áreas rurales países en desarrollo con RTPC

Servicio de voz/datos/fax

FWA

FWC

VSAT

Áreas rurales países desarrollados

Servicio de voz/datos/fax

Internet

TV

FWA

FWC

VSAT

ISAT

Residencial básico Servicio de voz

Internet

TV

FWA

FWC

MMDS

Residencial alto Servicio de voz

Internet

TV

Multimedia

FWA

FWC

MMDS

SOHO Servicio de voz/datos

Internet

FWA

FWC

LDMS

Empresas medianas o pequeñas

Servicio de voz/datos

Internet

LMDS

ISAT

63

Video

LAN

VSAT

Grandes Empresas Servicio de voz/datos

Internet

Video

LAN

TV

LMDS

ISAT

VSAT

BWA

WMAN

GLOSARIO DE ACRONIMOS

64

ADPCM (Pulse Code Modulation Adaptive Differential).

ATM (Asynchronous Transfer Mode, Modo de Transferencia Asincrónico).

ATPC (Automatic Transmit Power Control, Control Automático de Transmisión de Potencia).

BER (Bit Error Rate, Razón de Errores de Bit).

BoD (Bandwide of Demand, Ancho de banda por Demanda).

BPSK (Binary Phase Shift Keying, Modulación por Desplazamiento de Fase Binaria.).

BSC (Base Station Checks, Controlador de Estación Base).

BTS (Base Transmiter-Receiver System, Sistema Estación Base Transmisor-Receptor).

BWA (Broadband Wireless Access, Acceso Inalámbrico de Banda Ancha).

B-WLL (Broadband Wireless Local Loop, Bucle Local Inalámbrico de Banda Ancha).

C/N (Relación Carrier/Noise).

CATV (Televisión por Cable).

CDMA (Code Division Multiple Access, Acceso Múltiple por División de Código).

CT-2 (Teléfonos Inalámbricos de Segunda Generación).

DAVIC (Digital Audio Video Council, Consorcio Digital Audio-Video).

DECT (Digitally Enhanced Cordless Telecommunication, Telecomunicaciones Inalámbricas

Digitales Europeas).

DMT (Discreet Multitone Modulation, Modulación por Multitono Discreto).

DSL (Digital Subscriber Line, Línea de Abonado Digital).

DS-SSMA (Direct Sequence-Spread Spectrum Multiple Access).

EHF (Extra High Frequency, Frecuencia Extra Grande).

ETECSA (Empresa de Telecomunicaciones de Cuba S.A).

ETSI (European Telecommunication Standard Institute, Instituto de Estándares de Telecomuni-

caciones Europeo).


65

FDMA (Frequency Division Multiple Access, Acceso Múltiple por División de Frecuencia).

FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum).

FRA (Fixed Radio Access, Acceso de Radio Fijo).

FSU (Fixed Subscriptor Unit, Unidad del Suscriptor Fija).

FWA (Fixed Wireless Access, Acceso Inalámbrico Fijo).

FWC (Fixed Wireless Cellular).

FWNIU (Fixed Wireless Network Interface Unit, Unidad de Interfaz de Red Inalámbrica Fija).

GSM (Global System for Mobile Communications, Sistema Global para Comunicaciones

Móviles).

HF (High Frequency, Frecuencias Altas).

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers, Instituto de Ingenieros Eléctricos y Elec-

trónicos).

IP (Internet Protocol, Protocolo de Internet)

ISAT (Internet Satellite Access Terminal).

ISDN (Integrated Services Digital Network, Red Digital de Servicios Integrados).

ISI (Inter-Symbol Interference, Interferencia Intersímbolo).

ITU (International Telecommunication Union, Unión Internacional de Telecomunicaciones).

ITU-R (International Telecommunication Union – Recommendation, Recomendación de la

Unión Internacional de Telecomunicaciones).

LMDS (Local Multipoint Distribution System, Sistemas de Distribución Local Multipunto).

LOS (Line of Sight, Línea de la Visual).

LOS-Checks (Controlador de Línea de la Visual).

MF (Middle Frequency, Frecuencias Medias).

MGW (Multigain Wireless, Sistema Inalámbrico Multiganancia).


66

MMDS (Multichannel Multipoint Distribution System, Sistemas de Distribución Local Multi-

punto Multicanal o por Microondas).

MW (Medium Wave, Onda Media).

NLOS (Non Line of Sight, No Línea de la Visual).

OFDM (Orthogonal Frequency Division Mulitplexing, Multiplexación por División de Frecuen-

cias Ortogonales).

OLOS (Obstructed-Line of Sight, Línea de la Visual Obstruida).

PCM (Pulse Code Modulation).

PCN (Personal Communications Network, Red de Comunicaciones Personales).

PCS (Personal Communications Services, Servicios de Comunicaciones Personales).

PMP (Point to Multipoint, Punto a Multipunto).

PSTN (Public Switched Telephone Network, Red Pública de Telefonía Conmutada).

PTP (Point to Point, Punto a Punto).

QAM (Quadrature Amplitude Modulation, Modulación de Amplitud en Cuadratura).

QoS (Quality of Service, Calidad de Servicio).

QPSK (Quadrature Phase Shift Keying, Modulación por Desplazamiento de Fase).

RBS (Radio Base Station, Estación Base de Radio).

RF (Radio Frequency, RadioFrecuencia).

RITL (Radio in the Loop, Radio en el lazo).

RPCU (unidad de control de puerto de radio).

RSU (Unidad de Radio del Suscriptor).

RTU (unidad transmisor-receptor de radio).

S/N (Signal/Noise, Relación Señal a Ruido).

SHF (Super High Frequency, Frecuencias Super Altas).

TDMA (Time Division Multiple Access, Acceso Múltiple por División de Tiempo).


67

TNU (Transcoder Network Unit, Unidad del interfaz entre el transcodificador y la red).

TRAC (Telefonía Rural de Acceso Celular).

UHF (Ultra High Frequency, Frecuencias Ultra Grandes).

VHF (Very High Frequency, Frecuencias muy Elevadas).

VoD (Video of Demand, Video bajo Demanda).

VSAT (Very Small Aperture Terminal, Terminal de Abertura muy Pequeña).

WAFU (Wireless Access Fixed Unit, Unidad Fija de Acceso Inalámbrico).

WATM (Wireless Asynchronous Transfer Mode, Modo Inalámbrico de Transferencia Asincró-

nico).

WipLL (Wireless Internet Protocol Local Loop, IP Inalámbrico).

WLL (Wireless Local Loop, Bucle Local Inalámbrico).

WMAN (Wireless Metropolitan Area Network, Redes Inalámbricas de Área Metropolitana).

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