Arquitectura de las Telecomunicaciones Tecnología Estándares Marco Regulatorio Servicios.
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Arquitectura de las Telecomunicaciones
Tecn
ología
Están
dares
Marco
Regu
latorioServicios
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Tipos de Servicios
Conversacional Retardo y fluctuación de retardo bajos: ej. Voz y video
conferencia, tolera errores Interactivo
Solicitud- Respuesta, tolerante a la fluctuación de retardo pero no a los errores.
Streaming (Flujo continuo) Unidireccional. Video y audio. Tolerante a retardo y
fluctuación de retardo. Background
Tolerante al retardo. SMS, medida de prestaciones, descarga de archivos
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Nuevos servicios:
IP TV PTT, POC (PTT over Cellular) Servicios relacionados con la ubicación Mensajes cortos multimedia UMA, Unlicensed Mobile Access,Wi-Fi VoIP
sobre celular
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Tendencias
Digitalización Convergencia
Datos-Voz Fijo-Móvil Broadcast-Telecomunicación Conmutación de Circuitos-Paquetes
Todo IP
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Red de acceso Inalámbrica
Wi-Fi (IEEE 802.11) Diseñado para distancias muy cortas, no hay garantías de calidad de servicio, la más
económica Mesh ofrece soluciones para los problemas de
interferencia y de extensión de cobertura WiMAX
Estándar aprobado, actualmente en pruebas de interoperabilidad entre fabricantes
Telefonía Celular GSM, GPRS,EDGE,UMTS,HSDPA CDMA, 1x, EV-DO, EVDV
5
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AVANCES
OFDM Antenas Inteligentes, haces conformables MIMO
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Conformaciòn de haz (Beamforming)
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Prefijo Cìclico
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Prefijo Cìclico
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Subportadoras en OFDM
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Superposiciòn de las subportadoras en el tiempo
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Superposiciòn en frecuencia
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Tiempo de guarda y CP
El tiempo de guarda GT se define como el intervalo entre dos sìmbolos en el que no se transmite informaciòn para evitar la interferencia.
Debe ser mayor que la dispersiòn de impulsos esperada en el canal
Para garantizar la ortogonalidad, durante el tiempo de guarda se transmite el prefijo cìclico CP, una copia de la ùltima parte del sìmbolo que se añade al inicio
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Espectro de un impulso aislado
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Rango dinàmico en OFDM
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OFDM y OFDMA
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802.11n
En enero de 2004 el IEEE formó un nuevo grupo de trabajo para que estudiara una solución que permita mejorar la velocidad (hasta 540 Mb/s ) y el alcance del protocolo 802.11 para redes inalámbricas
Utiliza MIMO (multiple-input multiple-output). El Enhanced Wireless Consortium (EWC) fue
constituído para promover el desarrollo de 802.11n, y en enero de 2006 el IEEE adoptó las recomendaciones de este consorcio como versión preliminar del estándar
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El Concepto de MIMO
MIMO:Multiple Input/Multiple OutputConsiste en equipar tanto el extremo transmisor como el receptor con múltiples antenas y procesar adecuadamente las senales
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MIMO
Diversidad de antenasen recepción
Múltiples antenasen transmisión y en recepción
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MIMO
Se procesan las señales que se van a aplicar a las diferentes antenas tanto en el extremo transmisor como en el receptor, de tal modo que la calidad, detrminada por el BER, o la tasa de transmisión, se pueden mejorar
El desvanecimiento selectivo producto de múltiples trayectorias se puede contrarrestar, utilizando codificación espacial-temporal
El estándar 802.16e incluye MIMO, lo mismo que el 802.11n, pendiente de aprobación
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MIMO, SMART Antenna, ST Coding
El concepto fundamental es el de beamforming, es decir, la modificación del haz de RF por medios electrónicos, que permite incrementar la relación S/N al enfocar la energía en la dirección deseada, una evolución de los arreglos de antenas de vieja data.
Estas antenas inteligentes también permite minimizar la radiación en otras direcciones, con lo que se puede disminuir la interferencia y hasta utilizarlo como técnica de multiplexaje espacial
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UMA
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802.16e
Tasas de hasta 63 Mb/s Dl,28 Mb/s Ul por sector en un canal de 10 MHz, gracias al empleo de MIMO y sistemas de codificación y modulación avanzados.
QoS imbuida, adjudicación de recursos de tiempo, frecuencia y espacio en base a cada trama
Canales de ancho de banda variable desde 1,25MHz hasta 20 MHz, en las bandas 2,3 GHz, 2,5 GHz y 3,5 GHz, gracias al empleo de Scalable OFDMA (SOFDMA)
Seguridad utilizando EAP, autenticación y encriptación Movilidad con latencias inferiores a 50ms Utiliza TDD inicialmente, luego FDD y HD FDD
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WiMAX Fijo
Basado en 802.16 d, estándar completado en 2004. Tiene buen alcance, puede transmitir aún con la línea de vista obstruida.
Las pruebas de interoperabilidad se hicieron a la frecuencia de 3,5 GHz, pero también existen equipos en otras bandas, como la de 5 GHz
No es muy atractivo en países desarrollados donde enfrenta numerosas competidores y un mercado saturado.
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WiMAX móvil
Basado en el estándar 802.16 e, aprobado en dic. 2005, permite movilidad hasta 80 km/h, pero a distancias muy reducidas del orden de unos 3 km. Inicialmente en las bandas de 2,3 y 2,5 GHz
Samsung, está demostrando la tecnología WiBro en Turín en las olimpiadas de invierno, muchas otras empresas están apuntando a un mercado muy interesante en países desarrollados
Texas Instruments anunció un DSP de 1 GHz basado en 802.16e
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WiMAX móvil
Airspan anunció un dispositivo USB basado en el estándar 802.16 e,. Inicialmente en las bandas de 2,3 y 2,5 GHz
Samsung, está demostrando la tecnología WiBro en Turín en las olimpiadas de invierno, muchas otras empresas están apuntando a un mercado muy interesante en países desarrollados
Texas Instruments anunció un DSP de 1 GHz basado en 802.16e
Alcatel firmó convenio con Samsung para WiBro mundial
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WiMAX Movilidad
Velocidades: ~ 75 km / h• Roaming entre estaciones bases• Enrutamiento entre estaciones de suscritor
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OFDM/TDMA vs. OFDMA
tiem
po
OFDM/TDMA en “16d”Un usuario a la vezMultiacceso con subcanalización es opcional
Viable sólo para fijo
frecuencia
pot
en
cia
Ruido
Señal
OFDMA en “16e”
Multiacceso con subacanalizació es estándar Intercambio entre S/N y velocidad Viable para CPE interiores,
portátiles o móviles
tiem
po
frecuencia
pot
en
cia
Ruido
Subcanalización de alta potenciaPero se desperdicia espectro
Espectro desperdiciado
S/N baja y alcancelimitado
Multiacceso en tiempo y
frecuencia permite alta capacidad y
gran alcance
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Parámetros de S-OFDMA
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Incompatibilidad
Las versiones fija y móvil de WiMax no son compatibles porque utilizan esquemas de acceso al medio diferentes, aunque ambos están basados en OFDM
802.16d usa TDMA 802.16e usa OFDMA Se definen diferentes perfiles, que incluyen
bandas de frecuencia, método de duplexing, etc.
No se descarta que algún fabricante ofrezca sistemas compatibles
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WiBro es un estándar coreano alineado con 802.16e
Demostrado enAgosto 2005.permite handoffa alta velocidadTres operadoresde corea pagaron 100 M$ c/u por el uso del espectro en 2,3 GHzdurante 7 años.En Venezuela se Instalará a finales de2006
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Adjudicación de Frecuencias para WiBro
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Red basada en IP
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IEEE 802.20
La misión de IEEE 802.20 es desarrollar las especificaciones de una interfaz de aire basada en paquetes optimizada para el transporte de servicios basados en IP.
Especificar las capas físicas y de control de acceso al medio en frecuencias inferiores a 3,5 GHz con tasas de transmisión efectivas por usuario de hasta 1 Mb/s a velocidades de hasta 250 km/h.
La eficiencia espectral y el número de usuarios activos simultáneos serán significativamente mayores que los ofrecidos por los sistemas celulares existentes.
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802.11 MMDS 802.16d 802.16eCDMA 1x/1x
EV-DOWCDMA
aplicación
LAN: Redes locales fijas
MAN fija para datos y VoIP;
MAN fija para datos y VoIP;
MAN móvil para voz y datos
WAN alta velocidad, voz y datos
WAN alta velocidad, voz y datos
alcance
<100m NLOS10 km LOS
10Km NLOS40 Km LOS
PTP <50 Km LOSPMP <10 Km NLOS
3km NLOS 800m~50KmNLOS
500m~10KmNLOS
espectro
TDD2.4/5.8 GHz Banda libre
FDD/TDD2.5/3.5/5.8/10.5GHz
FDD/TDD/2-11 GHzambas
FDD/TDD/2-6 GHzambas
FDD450/800M/1.9/2.1GHzregulada
FDD2.1GHzregulada
BW 20 MHz3.5/7 MHz 1.5-20 MHz
1.5-5 MHz 1.25 MHz 5 MHz
Tasa54 Mbps(Canal 20 MHz)
< 75 Mbps20 MHz
< 75 Mbps20 MHz
<15 Mbps(5 MHz )
< 2.4M/153kbps downlink/uplink
< 14.4M/2 Mbps (downlink/uplink)
Estándar
Estándar Global,Terminales muy económicos
No estándarCostoso
Estándar con diferentes perfiles, WiMax
Estándar aprobado en 2005 con diferentes perfiles, WiMax
Estándar maduro, terminales muy económicos
Estándar maduro, terminales económicos
Comparación de tecnologías inalámbricas
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WWAN<15 km
802.20 (propùesto)
Estándares IEEE para Tecnología Inalámbrica
Source: International Telecommunications Union, “Birth of Broadband”, September 2003
MAN<5 km
70 Mbit/s
802.16a/e
WiMAX
WLAN<100 m
11-54 Mbit/s
802.11a/b, e, g
Wi-Fi®
PAN<10 m
~1 Mbit/s
802.15.1 (Bluetooth)
802.15.3 (UWB) *
802.15.4 (ZigBee)**
* UWB: 500 Mbit/s** ZigBee: 250 kb/s
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CDMA 1X+EV-DO+WLAN NetworkCDMA 1X+EV-DO+WLAN Network
1x seamless coverage
Seamless coveragein modern Urban
EV-DO < 10Km
Urban
CDMA 1X > 30Km
Suburb / rural
WLAN: Hotel
WLAN: OfficeWiMAX < 2Km
WLAN: Airport
Dense Populated Area
• WiMAX provide high speed data access to high density cities
• WLAN hotspot indoor coverage
• CDMA EV-DO provide mobile and low speed data services to the city
zone
• CDMA 1X provide coverage
• Unified core network , unified network management , unified AAA
WLAN < 100m
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Estándares Inalámbricos
PANPersonal Area Network
LANLocal Area Network
MANMetropolitan Area Network
WANWide Area Network
802.15
802.11
802.16d
802.20
802.16e
802.16a
HiperPAN
HiperLAN
HiperMAN
HiperACCESS
GSMUMTS
BluetoothZigBeeUWB
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Estándares IEEE
802.16 10 - 66 GHz, punto a puntoLínea de vista,
802.16a Extensión a 2-11 GHz, NLOS(Non line of sight), Punto a Multipunto
802.16d Actualización de 802.16 y 802.16aPerfiles
802.16e Extensión para movilidad y roaming
802.21 Handoff independiente del medio ( 802.3, 802.15, 802.11, 802.16 )
802.20 Mobile Broadband Wireless Access MBWA– Compite con tecnologías celulares– Velocidades hasta 250 km/h– Aún sin aprobar
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Estándares 802.16
802.16 802.16d 802.16e
Línea de vista Casi línea de vista (NLOS)
Casi línea de vista (NLOS)
10 – 66 GHz 2 – 11 GHz 2 – 6 GHz
32 – 134 Mbps 75 Mbps 15 Mbps
2 – 5 kilómetros 5 – 8 km
Máx. 50 km
2 – 5 km
Fijo Fijo Movilidad metropolitana,
Roaming
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Compar. 802.11 802.16
Rango Optimizado para 100m Hasta 50 km
Bandas de frecuencia
Sin licencia, canales fijos de 20 MHz
Con o sin licencia,
Canales de ancho variable
Eficiencia espectral
2,7 bps / Hz 5 bps / Hz
Acceso al Medio
CSMA/CA (Aleatorio)
TDD
Por solicitud (determinístico)
TDD o FDD
Calidad de Servicio
Pendiente con el estándar 802.11 e
Cuatro tipos de QoS, buen soporte para voz y video interactivo
Seguridad Limitada, WEP, WAP Mejorada, 3DES, AES
Escalabilidad Reducción geométrica del rendimiento versus número de usuarios
Soporte de cientos de usuarios por canal RF
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Ejemplo de 802.20: Flash OFDM de Flarion
Arquitectura distribuida totalmente IP Soporta QoS Utiliza dos canales apareados de 1,25 MHz Picos de 3,2 Mb/s DL, 900 kb/s UL Latencia de 50 ms 31 conversaciones VoIP simultáneas, 126 usuarios
de datos 250 km/h, handoff (traspaso) continuo de voz y
datos
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HAP
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HAP: High Altitude Platform
La UIT a adjudicado 600 MHz @47/48 GHz para el servicio HAP (compartido con satélites)
También permite su uso para aplicaciones 3G en 2 GHz Alturas entre 17 y 22 km, 120 Mb/s Especialmente útiles para aplicaciones móviles Puede utilizar también enlaces ópticos Pueden basarse en energía solar para propulsión
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Antenas Inteligentes (Smart)
Captura copias múltiples de la señal recibida Tramas de 10 ms de duración Desecha las tramas corrompidas Usa las coordenadas de cada trama para su
alineación a fin de formar una señal más nítida
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Software Defined Radio
Dispositivo en el cual parámetros como la banda de frecuencia, tipo de modulación, máxima potencia de salida, y método de acceso al medio pueden ser alterados mediante cambios en el software sin hacer cambios en el hardware
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RADIO COGNITIVO (Cognitive Radio)
RADIO que detecta el ambiente en el que está ubicado y automáticamente se adapta a ese ambiente haciendo uso del espectro y las tecnologías doisponibles disponibles,
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SDR / COGNITIVE RADIO Capacidades y procesos
1. Usar ranuras de tiempo vacías
2. Variar el nivel de las señales
3. Aplicar codificación especial
4. Procesamiento digital
5. Enrutamiento variado
6. Antenas adaptativas
7. Compartir recursos mediante negociación o involuntariamente
8. Usar espectro vacío
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4G: 100Mb/s en movimiento, 1 Gb/s estacionario, Todo IP