Sistemas de Telefonía

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N
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Sistemas de Telefonía
Ciclo Formativo de Grado Superior
1º Sistemas de Telecomunicación e Informáticos
Profesor: Jose Luis González
Sistemas de Telefonía
1º Sistemas de Telecomunicación e Informáticos
TELEFONÍA MÓVIL ......................................................................................................................................................2
TIPOS DE SISTEMAS. ........................................................................................................................................................2
Celulares.....................................................................................................................................................................2
Sin hilos. Cordless. .....................................................................................................................................................2
Radio búsqueda. Paging. ............................................................................................................................................2
Radiocomunicaciones privadas. Truncking. ...............................................................................................................2
Otras comunicaciones vía radio. Bluetooth................................................................................................................3
Comunicaciones vía satélite. ......................................................................................................................................3
TELEFONÍA MÓVIL. SISTEMAS CELULARES. ....................................................................................................................4
Definición ...................................................................................................................................................................4
Sectorización...............................................................................................................................................................6
Planificación celular...................................................................................................................................................7
SISTEMA GLOBAL DE COMUNICACIONES MÓVILES GSM. .............................................................................................15
Propagación..............................................................................................................................................................16
Movilidad de los abonados. ......................................................................................................................................17
Arquitectura de la red GSM......................................................................................................................................18
Multiplexación. .........................................................................................................................................................21
Interfaces abiertas ....................................................................................................................................................24
Establecimiento de la comunicación.........................................................................................................................24
UMTS ........................................................................................................................................................................24
REDES DIGITALES Y TECNOLOGÍAS EMERGENTES.......................................................................................28
TECNOLOGÍAS XDSL .....................................................................................................................................................28
ADSL...........................................................................................................................................................................28
JDP (JERARQUÍA DIGITAL PLESIÓCRONA). ....................................................................................................................31
JDS (JERARQUÍA DIGITAL SÍNCRONA). CARACTERÍSTICAS Y APLICACIONES. ...............................................................32
ATM (MODO DE TRANSMISIÓN ASÍNCRONO). CARACTERÍSTICAS Y APLICACIONES......................................................33
Sistemas de Telefonía
1º Sistemas de Telecomunicación e Informáticos
Telefonía móvil
Tipos de Sistemas.
Celulares.
Es un sistema de telefonía pública concebido como una extensión del servicio de telefonía
básico, proporcionando al menos los mismos servicios, pero de forma que el usuario está
desplazándose. La consecución de una amplia cobertura y capacidad de tráfico se consigue
sólo gracias al empleo de una red celular. Actualmente existen 2 sistemas: analógico y digital.
Debido al gran crecimiento de la demanda del servicio de TMA plantea problemas en la
capacidad de los sistemas, saturando el espectro radioeléctrico y favoreciendo el desarrollo e
implantación de sistemas digitales. Se emplean varias bandas de frecuencia de UHF (450,
900, 1800, 1900 MHz) utilizando modulación en frecuencia y en fase. Las distancias de
cobertura coinciden con el alcance óptico.
Sin hilos. Cordless.
Llamada telefonía inalámbrica, destinada a suministrar el acceso a redes públicas a personas
en movimiento con desplazamientos cortos. Normalmente tiene un uso residencial (CT,
cordless telephone), y actualmente su uso se está extendiendo a nivel empresarial con la
aparición de PBX inalámbricas. Hasta hace no demasiado tiempo el estándar más utilizado
era el CT2, que aplica una técnica MDF para portadoras y MDT para la transmisión dúplex
entre 864 y 868 MHz, con 40 portadoras separadas 100 KHz. La potencia radiad es inferior a
10 mW con sistema de modulación GMSK.
Actualmente debido al desarrollo de PBX inalámbricas se ha extendido un estándar más
actual que es el DECT, que digitaliza la red y está formado por sistemas micro celulares que
permiten efectuar y recibir llamadas desde cualquier punto del edificio o incluso en
movimiento. La potencia de transmisión es de 250 mW. La trama se divide en 24 intervalos
de tiempo (canales) con una duración total de 10 ms (intervalos de 417 µs). Cada canal
transmite una trama de 420 bits en 368 µs. Utiliza un método de transmisión de MDT para
portadoras y MDT para la transmisión dúplex (AMDT/DDT) con modulación GFSK. En este tipo
de telefonía aparecen conceptos, como en sistemas celulares, de roaming y handover.
Radio búsqueda. Paging.
También llamada radiomensajería unidireccional. Se basa en el envío de mensajes cortos.
Está definido por el CCIR, rec. 584, utilizando un estándar de facto, el POSAG (post office
code standard advisory group) que permite una velocidad de datos de hasta 1200 bits/sg. El
sistema más utilizado es el ERMES, que utiliza un enlace a 400 KHz de la banda de 169,4 a
169,8 MHz con 16 canales de 25 KHz. La velocidad es de 6,25 Kbits/s y la modulación es en
fase.
Radiocomunicaciones privadas. Truncking.
También llamada telefonía móvil en grupo cerrado, está orientado a la comunicación entre
usuarios pertenecientes a un mismo grupo (flotas de vehículos, servicios de emergencias,
etc.). Se utiliza principalmente un estándar digital llamado Tetra. Permite la transmisión de
mensajes de corta duración con llamada en grupo. Utiliza modulación en fase para la voz,
con desviación de frecuencia de +/- 12,5 KHz y FM para datos a 1200 baudios en las
frecuencias de 150, 220 y 450 MHz. Utiliza las bandas de 388 a 400 MHz (servicios de
emergencia) y 410 a 430 MHz (civiles), 25 KHz de canalización y 4 canales de TDMA,
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consigue una velocidad de hasta 28,8 Kbits (4x7.2 por canal). Permite llamada en grupo
como de canal abierto. Soporta servicios de conmutación de circuitos para voz y
conmutación de paquetes para datos.
Otras comunicaciones vía radio. Bluetooth
Describe como pueden interconectarse distintos dispositivos de manera inalámbrica, de corto
alcance y sin visión directa entre los dispositivos que se conectan por que utiliza una conexión
vía radio. Se supone que es una tecnología por la que apuesta la industria, aunque
actualmente existen también otras tecnologías (IrDA, Wíreless Lan, etc.)
Comparativa
Uso
Frecuencia
Velocidad
Alcance
Máx. nodos
Canales de voz
Bluetooth
Comunicación entre
dispositivos sin
cables
2,4 GHz
1 Mbit/s
10-100 m
8 / piconet
8 / piconet
IEEE 802.11
Home RF
Wireles LAN
Wireles LAN
2,4 GHz
11 Mbit/s
100 m
128
None
2,4 GHz
1-2 Mbit/s
100 m
128
6
Cada equipo que funciona con esta tecnología incorpora un circuito que emite y recibe entre
2,402 y 2,480 GHz, una banda disponible para uso libre en todo el mundo y que no necesita
licencia. Las conexiones son uno a uno con un rango máximo de 10 metros (aunque se
pueden conseguir distancias de hasta 100 m amplificando la señal).
Se ha diseñado para operar en un ambiente multiusuario, hasta 8 usuarios o dispositivos,
formando una piconet, actuando uno como master y el resto como slaves. 10 piconets
pueden coexistir en la misma área de cobertura formando una scatternet, utilizando el mismo
rango de frecuencias y utilizando distintos canales de transmisión y sincronización. Cada
enlace está codificado y protegido contra interferencia y pérdida de enlace, siendo una red de
corto alcance muy segura, PAN, personal area network. Utiliza un sistema de spread
spectrum parecido al de UMTS.
-
Potencia del transmisor: entre 1 y 100 mW (tipycally 2,5 mW).
Canales, máx.: 3 de voz y 7 de datos por piconet.
Velocidad: Máx. de 720 Kbits/s por piconet.
Interferencia: Emplea saltos rápidos de frecuencia, 1600 veces por segundo.
Comunicaciones vía satélite.
Se utilizan satélites geoestacionarios (en posición fija con respecto a la Tierra), altura entre
35000 y 40000 Km, se caracteriza por:
- Amplia zona de cobertura, sin sombras.
- Elevada potencia para transmisión y recepción.
- Período de latencia elevado. Comienzan a proliferar sistemas de satélites que
operan en órbitas entre 500 y 100 Km, precisando menor potencia, mayor
velocidad y con menor cobertura. Trabajan en red realizando operaciones de
traspaso entre satélites.
- Utilizan bandas desde VHF, L, S, C, Ka, Ku.
- Se ven afectados por rain fade.
Algunos de estos sistemas son:
-
Inmarsat. Son 4 satélites geoestacionarios, 1 por región, más satélites de reserva.
Se operan desde 3 centros de control (EEUU, Reino Unido y Alemania). Las
antenas en Tierra tienen 14 m de diámetro. Propuesto inicialmente por INMARSAT
y que constaría de 10 satélites a 10.335 km de altura. La propuesta de ICO es más
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modesta que la de Motorola, pero cuenta con buenos apoyos internacionales y es
de menor coste. Como características puede destacarse la similitud con el sistema
GSM del que toma muchos de sus protocolos de red. ICO incorpora, además, un
sistema de mensajería que debe funcionar incluso en el interior de edificios.
-
Globalstar. Globalstar (Loral) es un intermedio a las dos propuestas anteriores. Se
proponen 48 satélites y se pone énfasis en las comunicaciones con áreas rurales y
como solución, para incorporar a las mismas a la sociedad de la información, se
utiliza la técnica de acceso en CDMA y se propone el uso de sistemas duales
(AMPS/Globalstar-GSM/Globalstar) con conmutación automática. La es una
representación de las coberturas alargadas de Globalstar que minimizan el número
de traspasos debidos al movimiento del satélite.
-
Euteltracs. Orientado a mensajes.
-
Hispasat. Varios satélites con centro de control en Arganda del Rey.
Iridio. Red de satélites en órbitas bajas (780 Km), no geoestacionarios. Inicialmente
se diseñó una red de 77 satélites (iridio es el elemento atómico número 77), reales
66. La cobertura se basa en sistemas celulares y en banda K (20 – 23,5 MHz) y
banda L (1616 – 1626 MHz). Utiliza TDMA y señalización común a GSM. El empleo
de enlaces entre satélites disminuye el retardo entre las comunicaciones. Los
servicios serán de voz (a 4800 bit/s), datos y localización.
Telefonía Móvil. Sistemas Celulares.
Definición
Esta basado la división de la zona de cobertura en células y en la reutilización de frecuencias
evitando posibles interferencias entre usuarios, operadores, etc.
Características principales: Gran capacidad de usuarios, utilización eficiente del espectro y
amplia cobertura.
Se forma al dividir el territorio al que se pretende dar servicio en células hexagonales, cada
una de las cuales es atendida por una estación de radio que restringe su zona de cobertura a
la misma, aprovechando el alcance limitado de la propagación de las ondas de radio a
frecuencias elevadas, así el espectro puede volver a ser reutilizado en cada nueva célula
siempre teniendo cuidado de evitar interferencias entre células próximas. De esta manera se
puede aumentar considerablemente el número de usuarios, al no requerirse una frecuencia
exclusiva para cada uno de ellos, como si sucede por ejemplo en los sistemas de truncking.
Cuantas más pequeñas sean las células mayor será el número de canales que soporte el
sistema, al poder asignar conjuntos de frecuencias diferentes para áreas o células distintas.
La forma más utilizada es el hexágono, con
el podemos dividir un plano, presenta mayor
superficie en relación a su perímetro,
ahorrando estaciones y cambios de celda
(handovers).
Las antenas son de transmisión y recepción,
se ubican en un punto común de 3 celdas,
con un diagrama de radiación horizontal y
separación de 120º entre sectores, con una
anchura de haz entre 60 y 90º y una anchura
en el plano vertical de 10º. La ganancia está
comprendida entre 15 y 20 dB, respecto a
una
omnidireccional.
La
medida
de
referencia para una antena de transmisión es
el PIRE, que es el producto de la potencia suministrada a la antena por la máxima ganancia
de la misma con relación a una antena isotrópica. La impedancia característica es de 50W y
se protege el material radiante de radomo como elemento de protección. Se suele utilizar un
único elemento por sector utilizando polarización cruzada a 45º y un combinador –
distribuidor que mediante filtros separan las señales de emisión y recepción.
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En algunas zonas (rurales) se utilizan mástiles de 20 a 40 m y se colocan 2
antenas de recepción y 1 de transmisión entre ellas, cubriendo sectores de
120º. En el mismo mástil y a distintas alturas se pueden colocar antenas de
otros servicios. También se comparte el elemento radiante por varios
operadores. En zonas de geometría longitudinal se utilizan antenas
bisectoriales (2 x 180º) que tienen un diagrama de radiación
omnibidireccional. En zonas muy congestionadas se utilizan 6 sectores de 60º
(mayor directividad). En UMTS se utilizan antenas monohaces, muy directivas
y que reducen la potencia, evitando interferencias. Para la unión entre BTS y
BSS se utilizan enlaces de microondas.
La reutilización de frecuencias consiste en el uso de canales de radio de la
misma frecuencia portadora para cubrir distintas áreas geográficas, que
deben estar separadas entre ellas lo suficiente para que no afecte la
interferencia. Ésta puede ser cocanal, cuando se produce entre los mismos
canales o adyacente cuando es entre canales muy próximos (f ! 200 KHz)
afectando a la relación C/I < 9 dB.
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Un conjunto de células que utiliza todos los canales de frecuencia disponibles del sistema,
pero que no los reutiliza se denomina clúster, existiendo varios patrones de reuso (reuse
pattern) siendo los más comunes 7/21, 4/12 ó 3/9 (3 emplazamientos y 9 grupos de
frecuencias). A través de la reutilización de frecuencias un sistema móvil celular que preste
servicio en una zona geográfica dada podrá llevar a cabo un número de llamadas mayor que
el número de frecuencias utilizado. El proceso de subdivisión celular tiene el límite entre 500 y
1000 m (micro células) donde la potencia se reduce considerablemente).
Para más información, ver catálogo de antenas móviles
Sectorización.
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Según aumenta la demanda de usuarios, la red acaba diseñándose con BTS’s que dan
cobertura a 3 celdas usando antenas directivas, que cubren ángulos de 120º, triplicando el nº
de canales y disminuyendo las interferencias (sobre todo las cocanales) posibilitando la
reducción de la distancia de reutilización e implícitamente disponemos de más canales por
célula. También en función del número de usuarios las células van reduciendo su tamaño.
Planificación celular.
La red se empieza a desarrollar con células de gran tamaño y según aumenta las
necesidades de los usuarios es decir el número de llamadas por Km2, se van disminuyendo
las celdas.
Al planificar una red celular hay que tener en consideración, al menos, los siguientes
principios:
- Nº previsto de usuarios en la
- Nivel de interferencias permitido.
zona.
- Patrón de reutilización elegido,
- Tráfico cursado por los usuarios
que determina el nº de canales
- Zona de servicio de cada BTS.
por célula.
- Máxima capacidad de canales.
- Factores topográficos.
Por ejemplo:
-
Ancho de banda: 25 MHz.
Canalización: 200 KHz.
Nº portadoras: 25000/200 = 124.
Nº portadoreas por célula: 124/9 = 14.
Nº intervalos por portadora: 8.
Nº de canales por célula: 14 % 8 = 112.
-
-
Potencia en antena transmisora: 13 – 39
dBm.
Tiempo de subida y tiempo de bajada: 28
ls.
Sensibilidad del receptor: - 104 dBm.
Rechazo de canal común: - 86 dBm.
Rechazo de intermodulación: - 100 dBm.
En función del tamaño de las celdas, tenemos:
Macroceldas
Se entiende como macrocélula aquella celda que proporciona cobertura con un alcance de
algunos kilómetros. La definición es bastante amplia, ya que numerosos y muy diferentes
entornos de propagación pueden considerarse macrocelulares; a saber: zonas rurales, zonas
montañosas, autopistas, zonas residenciales suburbanas, zonas residenciales urbanas e
incluso zonas urbanas con alta densidad de edificios. En estas últimas sigue en vigor la
definición de macrocélulas, siempre y cuando las estaciones de base se encuentren por
encima de las alturas medias de los edificios circundantes, típicamente en mástiles sobre
tejados.
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Para realizar los cálculos de propagación en entornos macrocelulares se utilizan bases de
datos geográficas que contienen información topográfica (altura del terreno) y morfológica
(uso del terreno) con una resolución que suele oscilar entre los 50 m y los 200 m. Esta
información suele extraerse a partir de fotografías aéreas. Los cálculos son muy sensibles a
errores en ambos tipos de información:
•
En el caso de la altura del terreno, los cálculos más sensibles son los de difracción. Se
producen errores que pueden oscilar entre 0,3 y 1 dB por cada metro de error en la
altura del obstáculo, para un único obstáculo. En el caso de múltiples obstáculos el
error se propaga.
•
En el caso de la morfología, los modelos de propagación incorporan factores de
corrección por uso del terreno que oscilan entre 0 y 30 dB. Cualquier inexactitud en la
base de datos puede dar lugar a una aplicación errónea de estos factores de
corrección, con el consiguiente error en los cálculos de cobertura.
Microceldas
Las microcélulas son, por definición, células urbanas cubiertas por estaciones de base con
antenas transmisoras colocadas por debajo de las alturas medias de los edificios
circundantes. Se produce la propagación guiada de las ondas por las calles mediante
reflexiones, difracciones en esquinas y, eventualmente, contribuciones de señal difractada por
encima de los tejados. El alcance (cobertura) suele ser inferior a 1 km.
El modelado preciso de las condiciones de propagación en entornos microcelulares requiere
contar con bases de datos del terreno con una resolución de hasta 1 m. Por otra parte, no
sólo la resolución ha de ser mayor, sino que el nivel de información requerida es mucho más
detallado. Es necesario contar con información tridimensional del entorno y la caracterización
de los materiales constitutivos de los posibles dispersores, como edificios y otros obstáculos.
Contar con todo este conjunto de información es costoso, dada la no disponibilidad comercial
de la misma.
Como ejemplo del tipo de errores que aparecen, se presenta un
estudio en el que, partiendo de un escenario tipo en la ciudad de
Barcelona, se ha procedido a modificar las bases de datos originales
introduciendo errores con media cero y diferentes desviaciones
típicas en la altura y la forma de los edificios.
Picocélulas
Aparte de los entornos macro y microcelulares en los que ya hoy en día se están realizando la
planificación y la operación de las redes celulares, el futuro verá la evolución hacia escenarios
picocelulares. Las picoceldas son celdas de tamaño generalmente menor que las
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microceldas y situadas en el interior de edificios. Comenzará a hacerse necesario, en
consecuencia, contar con métodos de predicción de coberturas radioeléctricas en entornos
interiores.
Estos entornos se caracterizan, desde el punto de vista de la propagación, por una presencia
muy importante de obstáculos dispersores. Ello provoca una varianza muy importante en los
niveles de potencia media recibidos en distintos emplazamientos y una fuerte dispersión
temporal de la onda que llega al receptor.
Radio sobre Fibra
Un caso particular e interesante dentro de la planificación de un sistema de telefonía móvil es
en un entorno cerrado. El proyecto "Radio sobre Fibra" de Telefónica Móviles está orientado a
dos tipos de situaciones que se plantean a la hora de desplegar una red de telefonía celular:
1. Las zonas de sombra (dead spots)
Este tipo de situación se produce en aquellas zonas en las que no es posible establecer una
comunicación, debido al bajo o casi nulo nivel de señal recibida. Se dan típicamente en
túneles de carretera, túneles de metro, etc.
2. Las zonas de gran cantidad de tráfico (hot spots)
Debido a la creciente utilización de la telefonía móvil, existen áreas que tienden fácilmente a la
congestión por la gran cantidad de usuarios que allí convergen al mismo tiempo. Es la
situación típica de las zonas de negocios, aeropuertos, etc. Para evitar dicha saturación, se
dividen las células radio en microcélulas, incluso en picocélulas, para así poder asegurar una
mayor reutilización del espectro de frecuencias asignado, con lo cual se consigue un
aumento del número de radiocanales disponibles [2].
La solución habitual consiste en aumentar el número de Estaciones Base desplegadas, de
forma que cada microcélula, picocélula o zona de sombra esté servida por al menos una de
ellas. Esto acarrea consigo un importante aumento de los costes de instalación, debido al
elevado precio de una Estación Base.
Mediante el proyecto "Radio sobre Fibra" se dispone de una solución mucho más efectiva en
términos económicos. Los repetidores de radio sobre fibra transportan las señales radio
desde una única Estación Base a todos los puntos donde es necesario asegurar la cobertura.
El transporte de dichas señales se hace mediante fibras ópticas. El uso de la fibra óptica
como medio de transmisión lleva consigo una serie de importantes ventajas:
•
Baja atenuación. Frente a los 0,7 dB/m de un cable coaxial convencional, la fibra tiene
unas pérdidas de 0,4 dB/km, es decir, casi unas 1.000 veces menos. Esto permite
transportar las señales a grandes distancias sin el uso de repetidores intermedios, los
cuales son necesarios en el caso del cable coaxial, con el consiguiente aumento de
costes.
•
Inmunidad a interferencias electromagnéticas. La fibra emplea luz emitida por un láser
para la comunicación, con lo cual no se ve afectada por las radiaciones
electromagnéticas (de frecuencias mucho más bajas) del entorno. Esto es
especialmente ventajoso para el cableado de edificios (permite usar las canalizaciones
existentes, ocupadas habitualmente por cables de teléfono, coaxiales, líneas de
fuerza, etc.), para tender los cables de fibra con la seguridad de que no se verán
afectados por el resto de las comunicaciones.
•
Gran ancho de banda. El ancho de banda (relacionado con la capacidad de transporte
de información) de una fibra es miles de veces superior al de un cable coaxial. En la
fibra "caben" todos los estándares de telefonía móvil empleados en la actualidad (TMA900, GSM, DCS-1800, CDMA, DECT, etc.) y los que se usarán en un futuro próximo
(UMTS). Esto permite que los equipos desarrollados sean fácilmente adaptables a las
bandas de transmisión que Telefónica Móviles requiera en cada momento.
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
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En la Figura 1 se representa un escenario típico de aplicación del Sistema de Radio sobre
Fibra.
En este escenario, se pretende dar cobertura a un conjunto de N microcélulas usando una
sola Estación Base (BTS). Dichas microcélulas pueden ser, por ejemplo, cada una de las
plantas de un edificio o, en un trazado ferroviario, un conjunto de túneles.
El Sistema de Radio sobre Fibra, como tal, consta de los cuatro bloques principales
siguientes:
1. El Armario BTS
2. Los Cables de Fibra
3. Los Módulos de Antena
4. El Centro de Gestión
En el enlace descendente, la señal que proviene de la Estación Base (BTS), que es una señal
de radiofrecuencia, se convierte a frecuencias de luz en el Armario BTS, se propaga por la
fibra óptica hasta llegar al Módulo de Antena, en el cual se convierte de nuevo a
radiofrecuencia, y se envía al aire a través de la antena acoplada a dicho módulo.
En el enlace ascendente, la señal que proviene del terminal móvil se recibe en el Módulo de
Antena, donde se convierte a frecuencia óptica. Dicha señal viaja por la fibra hasta el Armario
BTS, en el cual se convierte de nuevo a radiofrecuencia y se envía a la Estación Base.
Finalmente, las posibles alarmas generadas en los enlaces, así como una serie de comandos
de configuración y control, se manejan desde el Centro de Gestión, conectado con el sistema
vía radio a través de módem.
Con este sistema, pues, se mantiene la BTS, que es un equipo caro y voluminoso, en un
punto central y se "alimentan" las microcélulas mediante módulos de antena, que como
veremos después, son de pequeños tamaños y extremadamente sencillos, lo cual facilita
mucho su instalación.
Como características técnicas destacables se pueden mencionar las siguientes:
•
El sistema es capaz de radiar al mismo tiempo dos canales en la banda GSM, con
una potencia de salida de 1 vatio por canal. Dicha potencia, que es ciertamente
elevada para los estándares habituales de microcélulas, fue un requisito específico de
Telefónica Móviles, que quería disponer de equipos con potencia suficiente para
asegurar una buena calidad de recepción aún en ambientes con alto nivel de
interferencias, cada vez más habituales debido a la gran proliferación de sistemas sin
hilos que existen en la actualidad. Por otro lado, con dos canales GSM se puede dar
servicio simultáneamente hasta a 15 usuarios, cifra más que suficiente para los
mencionados entornos de micro y picocélulas.
•
El sistema es capaz de asegurar un nivel de calidad aceptable para tramos de fibra
óptica no superiores a 5 km y/o 5 dB de pérdidas ópticas. La limitación en distancia
permitió el uso de componentes ópticos mucho más baratos que los empleados
habitualmente en enlaces de larga distancia. Esto influyó para que se produjera una
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bajada sustancial en el precio de los equipos, sin tener, por ello, un sacrificio
significativo de sus prestaciones. Téngase en cuenta que, en los entornos habituales
de aplicación, los tramos de fibra empleados rara vez superan varios kilómetros de
longitud.
•
Los equipos se desarrollaron teniendo en cuenta las dos características principales
que harían el sistema atractivo para el operador: sencillez de instalación y bajo coste.
Contribuyen a ello, aspectos tales como el bajo consumo, la alimentación a 220 V
(fácilmente accesible en cualquier localización) y el pequeño tamaño de los Módulos
de Antena (295x187x103 mm). El hecho de ser fáciles de instalar implica dos cosas:
que los costes de instalación van a ser bajos y que la misma se puede efectuar con
gran rapidez, aspecto este último importante en un entorno competitivo.
•
Otra característica importante es la flexibilidad del sistema para acomodar distintos
estándares de telefonía móvil. Como ejemplo, con un sencillo cambio de filtros
selectores en transmisión y recepción se podría pasar de equipos GSM a equipos
TMA-900 (MoviLine). Es más, se podría pensar en un sistema multibanda capaz de
funcionar simultáneamente en, por ejemplo, GSM y DCS-1800.
El Armario BTS
En la Figura 2 se presenta un esquema de bloques de un Armario BTS.
Consta de los siguientes elementos:
•
Repartidor de RF. Es la interfaz entre la Estación Base y la parte de conversión
electroóptica. Reparte los canales radio que se van a emitir entre los distintos enlaces
a microcélulas.
•
Módulos BTS. Cada módulo BTS realiza las conversiones electroópticas necesarias
entre las señales de radiofrecuencia que provienen de la Estación Base y las señales
ópticas que viajan por los cables de fibra óptica. Existen dos emisores láser por
módulo, que envían los dos canales GSM hacia el Módulo de Antena (enlaces
descendentes), y un fotodiodo, que recoge la señal óptica que proviene de dicho
Módulo de Antena (enlace ascendente). Son necesarios, pues, tres cables de fibra
óptica, por cada enlace entre módulo BTS y Módulo de Antena, que definen una
microcélula.
•
Módulo de Control. El Módulo de Control controla y supervisa, tanto los Módulos BTS
alojados en el armario, como los Módulos de Antena conectados a los cables de fibra
óptica. Dicho módulo se comunica con un Sistema de Gestión residente en un
ordenador remoto a través de un canal radio GSM. Con este fin, el módulo incluye un
módem GSM y una salida coaxial que se conecta a una antena exterior. También
existe la posibilidad de establecer una conexión local vía RS-232, para puesta en
marcha, configuración y/o mantenimiento del equipo.
En la fotografía de la Figura 3 se puede apreciar el aspecto de un Módulo BTS. El diseño
mecánico está adaptado para ser alojado en un armario con mecánica de 19". El Módulo de
Control tiene un aspecto similar.
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En la parte frontal del mismo van alojados unos indicadores luminosos que dan información
de alarmas del sistema.
Módulo de Antena
El Módulo de Antena realiza las conversiones electroópticas necesarias entre las señales
ópticas que viajan por las fibras y las señales de radiofrecuencia que son radiadas y/o
recibidas por la antena que da cobertura a la microcélula correspondiente. En el diagrama de
bloques de la Figura 4 se detalla la arquitectura de este módulo.
Los dos canales GSM descendentes, que viajan por la fibra, son convertidos a
radiofrecuencia en los conversores O/E, amplificados hasta el nivel de potencia requerido y
sumados para salir por un único cable hacia la antena. Por otra parte, las señales recibidas
por la antena, que provienen de los terminales móviles (enlace ascendente), son amplificadas
por un Amplificador de Bajo Nivel de Ruido (ABNR) y convertidas a óptico en el conversor E/O,
para pasar así a la fibra que las lleva hasta el módulo BTS correspondiente. Finalmente, hay
un Bloque de Alarmas donde se monitorizan tanto las señales ópticas como las eléctricas,
para en caso de fallo enviar la alarma correspondiente al Módulo de Control, que a su vez lo
reportará al Centro de Gestión.
La fotografía de la Figura 5 muestra un Módulo de Antena. Como ya se ha comentado, es de
destacar su pequeño tamaño (295x187x103 mm). El hecho de poder obtener dos canales
radio de 1 vatio de potencia cada uno, en un espacio tan limitado, ha supuesto de por sí un
esfuerzo considerable. Este reducido tamaño es imprescindible para poder instalar los
módulos en los entornos de edificios, minimizando el impacto visual de los mismos.
Centro de Gestión
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El Sistema de Gestión de los equipos de radio sobre fibra se basa en una aplicación para PC
sobre sistema operativo Windows. La interfaz con el operador es de tipo gráfico y dirigida a
través del ratón del ordenador.
En la Figura 6 se puede ver la monitorización de una instalación real con 11 microcélulas.
Cada uno de los iconos representa un enlace desde la Estación Base hasta el punto de
antena correspondiente. Pinchando sobre los mismos se obtiene información sobre el estado
de la transmisión en cada momento. Si se dispara una alarma, el icono que representa el
enlace afectado cambia de color para informar al operador.
El Sistema de Gestión se comunica con el Módulo de Control del Armario BTS a través de un
canal radio GSM. Esto permite la monitorización remota de los equipos, es decir, el Sistema
de Gestión puede estar ubicado en una localización distinta a la de los enlaces de
microcélulas. Como ejemplo, la primera instalación piloto, realizada en el Metro de Bilbao, se
monitorizó constantemente desde un PC portátil ubicado en un laboratorio de Telefónica I+D.
Para un futuro próximo está previsto el desarrollo de un Sistema de Gestión avanzado que se
integrará en el llamado Sistema de Operación y Conservación de Telefónica Móviles (SOCMóviles). De esta forma, desde una única localización geográfica se podrán monitorizar todas
las instalaciones que se efectúen en el territorio nacional.
Las funciones ofrecidas al operador por el Sistema de Gestión se pueden agrupar en cinco
apartados:
1. Configuración del Módulo de Control y Módulos BTS asociados. El Módulo de Control debe
ser configurado en el momento del arranque de la instalación. Cada uno de los Módulos BTS
puede ser dado de alta o de baja a elección del operador. Es esta una característica muy útil,
ya que permite al mismo "apagar" o "encender" a su elección las microcélulas (por ejemplo,
para hacer reparaciones, actualizaciones, etc.).
2. Tratamiento de alarmas. Los equipos llevan incorporada la electrónica necesaria para
disparar una serie de alarmas, éstas tendrán reflejo inmediato en el panel del Sistema de
Gestión. De esta manera es posible conocer si ha fallado un láser transmisor, ha habido un
corte en alguna de las fibras que interrumpe la comunicación o alguno de los amplificadores
de canal de 1 vatio se ha degradado, de tal manera que el enlace no tiene la calidad
aceptable. Estos eventos se comunican inmediatamente al Sistema de Gestión, vía el Módulo
de Control, para poder tomar las acciones correctivas necesarias.
3. Telecarga del código de un Módulo de Control. Esta función permite actualizar
periódicamente, y de manera remota, el software de dicho módulo.
4. Actuación/consulta del estado de los láseres de un Módulo BTS. Como cada láser, de los
dos que se radian hacia la célula, es responsable de un canal GSM, esta utilidad permite al
operador encender o apagar dichos canales a voluntad. Por ejemplo, podría haber
microcélulas en las que por escaso tráfico tuviesen operativo un solo canal.
5. Consulta al archivo histórico de alarmas.
Ejemplo de una instalación real
Sistemas de Telefonía
1º Sistemas de Telecomunicación e Informáticos
Como ejemplo de aplicación del Sistema Radio sobre Fibra a edificios, se presenta en el
diagrama de la Figura 7 la instalación realizada en un edificio-torre de la ciudad de Madrid.
La Estación Base y el Armario BTS se encuentran alojados en el sótano central del edificio,
que es donde se encuentra la sala de transmisiones del mismo, compartiendo espacio con
otros equipos de comunicaciones.
Los cables de fibra óptica que suben a las plantas se tendieron aprovechando las
canalizaciones ya existentes. La inmunidad de la fibra a las interferencias evitó tener que
acometer nuevas obras de cableado en el edificio, lo cual hubiese supuesto un incremento
de costes y una molestia para los usuarios del mismo.
Se usaron un total de 9 Módulos de Antena para dar cobertura a las 24 plantas del edificio.
Algunos módulos daban cobertura a 2 plantas consecutivas y otros a 4 plantas.
Los Módulos de Antena se instalaron en el interior de unos armarios presentes en los
extremos de las plantas, ocultos a la vista. Las antenas, del tipo monopolo, fueron colocadas
en el interior del falso techo de las plantas correspondientes. Esto significa que el impacto
visual del sistema es nulo.
CONCLUSIONES
El desarrollo del proyecto "Radio sobre Fibra" ha supuesto la aplicación, por primera vez en
España, de la tecnología de fibra óptica en los entornos de comunicaciones móviles
celulares.
Se llama la atención al hecho de que la tecnología empleada en el transporte de señales de
radio sobre fibra óptica no es nueva. Este tipo de tecnología, es la misma tecnología básica
que se usa con profusión en las redes de televisión por cable. La aportación principal del
proyecto ha consistido en la aplicación de esa tecnología al entorno especifico de transmisión
de señales de radiofrecuencia para comunicaciones móviles, lo cual ha dado como resultado
poder disponer de equipos de radio sobre fibra con un precio cinco veces menor al de
equipos similares existentes en el mercado. Cabe resaltar, que los equipos desarrollados
pueden conectarse a cualquier tipo de estación base utilizada por Telefónica Móviles,
independientemente de su marca y fabricante.
La rapidez en la respuesta a los requisitos exigidos y el grado de calidad alcanzado, han
hecho que Telefónica Móviles deposite su confianza en el producto. Como prueba de ello
está la instalación de Radio sobre Fibra del Metro de Bilbao y más de media docena de
instalaciones similares repartidas entre las comunidades de Madrid y Cataluña.
El producto tiene evidentes perspectivas de futuro, gracias a la creciente implantación de la
telefonía móvil y a la aparición de nuevos estándares de transmisión. Como ejemplo, en
Telefónica I+D ya se está trabajando en el desarrollo de equipos con tecnología dual,
capaces de funcionar simultáneamente en las bandas GSM y DCS-1800. La fotografía de la
Figura 8 muestra el aspecto del módulo de antena de uno de estos repetidores duales. En
Sistemas de Telefonía
1º Sistemas de Telecomunicación e Informáticos
este caso, el tamaño del armario es bastante mayor, cosa lógica si se tiene en cuenta que se
amplifican, para su distribución en la célula, 4 canales radio, dos en frecuencia 900 MHz y
otros dos en 1800 MHz, cada uno con aproximadamente 1 vatio de potencia. Los nuevos
equipos podrán funcionar con el mismo número de fibras ópticas que los anteriores, a pesar
de
su
mayor
capacidad.
Esto
permitirá
a Telefónica Móviles aprovechar la infraestructura de fibra ya existente.
Telefónica Móviles tiene licencia para operar en la nueva banda de 1800 desde el verano de
1998 y se espera una introducción inmediata del producto en planta, en cuanto termine su
industrialización por parte de un fabricante nacional.
Por otra parte, existe también intención de diseñar otro equipo multicanal en la banda GSM,
con capacidad para ofrecer hasta 10 canales radio de unos 100 mW cada uno. Este equipo
tendrá aplicación en entornos fuertemente saturados de tráfico, la aplicación típica sería, por
ejemplo, un estadio de fútbol.
Sistema Global de Comunicaciones Móviles GSM.
Aporta un estándar europeo, con mayor eficiencia gracias al requisito de 9 dB de C/I frente a
18 dB de sistemas analógicos. También los costes en general son menores que los sistemas
analógicos. Utiliza un sistema de modulación GMSK (desplazamiento mínimo gaussiano).
Proporciona una serie de servicios añadidos a los de telefonía fija:
- Comunicaciones de voz.
- Buzón de voz.
- Restricción de llamadas.
- Envío y recepción de SMS.
- Desvío de llamadas.
- Agenda SIM.
- Identificación de llamada entrante.
- Ocultación de identidad propia.
- Multiconferencia.
- Indicación de coste de llamada.
- Grupo cerrado de usuarios.
- Transmisión de datos a 9600 bit/s.
Es un sistema técnicamente TDM, dentro de las bandas de 900 y 1800 MHz, con separación
de 200 KHz entre portadoras. Existen distintas variaciones, ejemplo en GSM 1800 cada una
de las portadoras tiene 8 canales TDMA, que por el número total de canales es de 2992
canales.
Los canales up y down van emparejados separados una distancia dúplex (ver tabla). Como
cada portadora está separada 200 KHz y admite 8 usuarios, la eficiencia espectral es de 25
KHz, muy elevada.
GSM emplea una codificación derivada de la típica de 64 Kbit/s en un MIC, ley A. Utiliza una
ley ADMP que consigue velocidades de 13 Kbit/s, con cuantificación de 8192 niveles (213) y
codificación RPE-LPT (regular pulse exitation – long term prediction) sin degradar la calidad
del sonido.
Frecuencia uplink: 890 + 0,2 n MHz (n=1 a 124)
Frecuencia downlink: Frec. Up + 45 MHz
Sistemas de Telefonía
1º Sistemas de Telecomunicación e Informáticos
Por tanto a cada célula se la asigna un conjunto de frecuencias de radio (canales). 2 células
adyacentes no tienen canales de comunicación comunes, para evitar interferencias de canal
común (cocanal) se deja una distancia mínima de 2 células de separación entre 2 células que
utilizan los mismos canales de radio.
Propagación
La propagación de la señal entre la estación móvil y la BTS
sufre pérdidas cuando aumenta la distancia y la frecuencia
(inversamente proporcional al cuadrado de la distancia). A
esta pérdida se le conoce path loss (atenuación). Esto provoca
que la señal recibida sea menor según el transmisor se
encuentre más alejado, aunque puede ser un inconveniente,
será una ventaja ya que si no las interferencias producidas por
otros frentes de señal harían imposible la comunicación.
Los obstáculos lejanos provocan shadow fading, dando una
atenuación de la señal que aumenta siguiendo una campana
de Gauss (show fading).
Si los objetos que se interponen en el camino de la señal se encuentran cercanos, la señal
rebota reflejándose y difractándose, siguiendo por diversos caminos (multitrayecto), llegando
a la MS con distintas fases, unas constructivamente y otras destructivamente
(desvanecimiento de Rayleigh).
También aparecen dispersiones en el tiempo, debido a las reflexiones en objetos lejanos,
provocando interferencia entre símbolos (ISI). Estando la señal directa y la reflejada separadas
más del tiempo que transcurre en enviar 1 bit (en GSM 3,7 ls, aproximadamente 1 Km).
Para evitar estos errores:
-
Entrelazado. Se separan los bits consecutivos de un mensaje de manera que no se
transmite uno a continuación de otro, así no se perderán bloques completos. Por
ejemplo, si durante una transmisión se perdiese una trama completa, con
entrelazado de bits sólo se perderán unos bits de cada bloque. Se realiza por
bloques de 464 elementos binarios.
Sistemas de Telefonía
-
-
1º Sistemas de Telecomunicación e Informáticos
Salto de frecuencia. Para tratar el desvanecimiento de Rayleigh se realizan SFH
(show frequency hopping) bajo la demanda de red con tal de conseguir mejor
protección. En las BTS se suelen disponer 2 antenas separadas para conseguir la
diversidad de recepción, y como los canales se ven afectados de distinta forma por
los desvanecimientos, se elige la mejor de las señales, siendo improbable que se
dé, al mismo tiempo, un desvanecimiento profundo en ambos.
La velocidad es de 217 saltos por segundo (4,6 ms cada uno, coincidiendo con la
trama TDMA), siguiendo uno de los 64 patrones en los que puede elegir el
operador (63 aleatorios y uno cíclico). Durante la llamada, cada ráfaga se transmite
a través de un canal de radio diferente, así se va evitando que toda la llamada
tenga un desvanecimiento profundo. En GSM para ahorrar potencia, aumentar la
duración de las baterías, reducir las interferencias y la exposición a campos
electromagnéticos, sólo se transmite cuando existe señal moduladora (voz),
mediante la funcionalidad VAD/DTX.
Ecualización. En el receptor se crea un modelo de canal de transmisión, capaz de
distinguir entre la señal directa y la reflejada para evitar la interferencia entre
símbolos.
Movilidad de los abonados.
Los terminales móviles se sintonizan con la BTS más cercana, de manera que al desplazarse
irán saltando de una a otra estación, sintonizando con aquella de la que recibe una mejor
señal.
En GSM la cobertura de una BTS puede llegar a 35 Km, determinado por el tiempo requerido
para enviar una ráfaga de datos. Mediante software se puede ampliar el radio de la célula
hasta 120 Km (Motorota). La red siempre tiene información puntual sobre su posición.
La capacidad de seguimiento de los móviles se conoce como itinerancia (roaming), dando la
posibilidad de que podamos movernos por la red o redes de varios operadores. El traspaso
de la comunicación durante una llamada de una estación base a otra se conoce cómo
handover, no es perceptible por el usuario y puede ser:
En función de quién decide:
o NCHO. Por la propia red.
o MCHO. Cuando decide el terminal.
o MAHO. Cuando la decisión es conjunta. Es el utilizado en GSM, la estación
móvil mide constantemente la potencia y calidad de la señal del canal
descendente y se loa comunica a la BTS cada 480 ms. Tras esto la BSC
decide si es necesario o no el traspaso y a que canal.
En función de las células que se ven afectadas:
o Intracelular. Si se produce dentro de la misma célula o distinta célula pero
controlada por la misma BSC.
o Intercelular. Si son células distintas y pertenezcan o no al mismo MSC.
En función de cómo se produce:
o
o
Duro. Si al cambiar de canal, el nuevo no es operativo hasta que deja de
funcionar el viejo. Típico de sistemas FDM.
Blando. Durante el paso de un canal a otro, ambos se mantienen en
funcionamiento hasta que el nuevo está plenamente operativo. Habitual en
sistema CDMA, como UMTS.
Sistemas de Telefonía
1º Sistemas de Telecomunicación e Informáticos
Arquitectura de la red GSM.
La red fija en el sistema GSM consta de tres tipos de elementos principales: las estaciones
base o Base Transceiver Station (BTS), los controladores de estaciones base o Base Station
Controller (BSC) y las centrales de conmutación o Mobile Switching Centre (MSC). Las BTS
proporcionan la interfaz radio a los usuarios del servicio móvil que se hallan dentro de su zona
de cobertura. Cada BTS está controlada por un BSC que, a su vez, se conecta a una central
de conmutación.
El diseño completo de la red terrestre del servicio móvil incluye, tanto la ubicación de las
centrales de conmutación, el esquema de interconexión y dimensionado de los enlaces entre
estas centrales y su conexión a la red pública, como la asignación de BSC a MSC, y BTS a
BSC (caso GSM). La experiencia demuestra que el diseño de la red, en conjunto, es
inabordable, por lo que normalmente se divide en dos partes:
-
Optimización de la red de acceso (conjunto de estaciones base dependientes de
una central de conmutación).
-
Optimización de la red de tránsito (interconexión de las centrales de conmutación).
Por tanto, podemos decir que la red se organiza como un conjunto de células radioeléctricas
contiguas que proporcionan cobertura completa al área de servicio. Cada célula pertenece a
una BTS, que opera en un conjunto de canales de radio diferentes a los usados en los
adyacentes y que se encuentran distribuidos según un plan celular de frecuencias.
Un grupo de BTS se encuentra conectado a un controlador de estaciones base, BSC,
encargado de aspectos como el handover y del control de potencia de la BTS y de los
móviles. Una BTS controla 8 comunicaciones a la vez utilizando una multiplexación AMRT.
Uno o varios BSC se conectan a una central de conmutación de móviles, MSC, núcleo de la
red y responsable del enrutamiento, control, finalización de llamadas, tasación, interfaz con
otras redes GSM, redes fijas, etc.
Esta dividida en 3 partes:
- BSS. Subsistema de estaciones base.
- NSS. Subsistema de red.
- NMS. Subsistema de gestión de red.
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MS. Estación móvil.
El terminal es el encargado de soportar los canales de radio y la
codificación y decodificación de la voz, se le denomina MT, terminal
móvil y sumado al SIM forman el MS. La interfaz de radio que utiliza
para comunicarse con la BTS se denomina Um.
Todos los MT están identificados por un código que proporciona el
fabricante, IMEI (aparece tecleando &#06#).
Existen distintos terminales que utilizan potencias de 20, 8, 5, 2, y
0’8 W, los actuales utilizan las potencias inferiores.
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BSS. Está formado por:
-
BTS. Contiene los transmisores y receptores para cubrir un área geográfica. Utiliza
la interfaz A-bis (enlace MIC). Funciones:
o Supervisión de canales libres y envío de información de estos hacia la BSC.
o Sincronización entre móvil y BTS.
o Codificación – decodificación de canal en el enlace de radio.
o Entrelazado – desentrelazado en el enlace de radio.
o Encriptación – desencriptación en el enlace de radio.
o Responsable del salto de frecuencia.
o Interfaz con el BSC y la MS.
-
BSC. Coordina la transferencia de llamadas entre las distintas BTS, con la finalidad
de mantener la continuidad y la potencia con que estos emiten, ahorrando
interferencias y baterías. Utiliza la interfaz A para la comunicación entre MSC y
BSC. Tiene como funciones:
o Gestión de canales terrestres en el enlace BSC-MSC.
o Gestión de canales de radio:
§ Configuración de canales.
§ Gestión de secuencias de salto de frecuencia.
§ Selección del canal, supervisión y liberación del canal.
§ Control de potencia del móvil y de la BSS.
§ Gestión del HO o traspaso (cambio de canal).
o Interfaz con el NMS.
-
TC. Transcodificador. Convierte la voz a digital y viceversa, adapta las velocidades
de 16 a 64 Kbits (mpx x4). Suele estar integrado en el conjunto BSC/BTS. Cada
canal de 2 Mbits puede transportar hasta 120 canales de tráfico.
Funciones BSS
-
Gestión y control de la red de radio.
Señalización de los distintos interfaces.
Establecimiento de la conexión de las BTS de su área de influencia, que podrá ser
de 1 ó más células.
Gestión de los enlaces de transmisión entre los elementos del BSS.
NSS. Está formado por:
-
-
MSC. Centro de conmutación. Conecta a usuarios de la red fija (RTB, RDSI,
Iberpac, RPV’s, etc.) con las MS. Utiliza el sistema de señalización SS7. Controla
las llamadas, el inicio y el encaminamiento.
VLR. Registro de posiciones visitantes. Almacena toda la información sobre el
abonado móvil que entra en su zona de cobertura temporalmente.
HLR. Registro de localización local. Almacena los datos estadísticos más
significativos relativos al abonado móvil, cuando éste se registra en ella, así como
los datos variables asociados a su movilidad.
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También contiene al AuC, centro de autenticación, para proteger la comunicación
contra la intrusión y el fraude. Y un EIR, encargado de controlar el acceso a la red,
evitando el empleo de móviles no autorizados.
Funciones NSS.
-
-
Control de llamadas.
o Identificación de abonado.
o Establecimiento de llamada.
o Liberación de las conexiones al finalizar.
Tasación.
Gestión de la movilidad. Mantiene actualizada la información sobre la localización
del abonado.
Señalización con otras redes e interfaz con el BSS y la BTS.
Mantenimiento actualizado de HLR y VLR.
NMS.
Subsistema de gestión de red. Actúa sobre el BSS y el NSS. El elemento principal de éste es
el OMC, centro de operación y mantenimiento. Realiza funciones de corrección de
parámetros controlando los anteriores subsistemas.
Multiplexación.
El método elegido para la transmisión de canales, buscando máxima eficiencia
electromagnética es una combinación de MDT sobre FDM, es decir dividir cada una de las
portadoras en una serie de intervalos de tiempo.
La unidad fundamental de tiempo se llama intervalo temporal o time spot, TS, que dura 15/26
ms (0,577 ms), llamado también periodo de ráfaga o burst period y la información que
contiene 114 bits de datos de usuario, de los cuales 57 serán datos o vos encriptados y el
resto (57) de redundancia para protección frente a
errores, etc. Existen distintos tipos de ráfagas con
informaciones diferentes y tamaños variables.
Ocho TS se agrupan formando una trama de duración
4,615 ms (8x15/26=120/26), que forma la unidad
básica para la definición de canales lógicos. Estas
tramas TDMA se agrupan en 26 ó 51 unidades para
formar una multitrama. 26 y 51 multitramas se
agrupan para formar supertramas (6,12 ms) e
hipertramas (2048 supertramas, 3h28’53”760ms).
Concepto de canal.
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Para entender mejor el método TDMA es necesario definir los conceptos de canales físicos y
lógicos.
-
Canal físico. Es un intervalo de tiempo por trama y cada canal TDMA se define por
el número y posición de sus correspondientes intervalos temporales, y es
comparable a un canal en un sistema analógico FDMA. Da una capacidad de 24,7
Kbit/s, para poder transportar voz o datos se requieren 26 intervalos de tiempo (una
multitrama). De los 26 canales sólo enviamos información por 24 que junto con los
sistemas de protección de errores, hacen que sólo enviemos información por 260
de cada 456 bits, dando como resultado una velocidad de 13 Kbit/s (22’8 Kbit/s
binarios con los códigos de detección de errores), que curiosamente coincide con
la velocidad de transmisión que requiere la voz. Por tanto cada una de las
frecuencias portadoras se subdivide en 8 intervalos de tiempo (TS0 a TS7). Cada
conversación se asigna a una de las tramas y digitalizada se transmite como un
tren de impulsos de datos, cada uno de 577 µs, que se entrelaza con otros
procedentes de otras conversaciones.
-
Canal lógico. Son soportados por los canales físicos. Son de varios tipos en función
de la información y de la capacidad que contengan.
o
De tráfico. TCH. Transportan voz o datos, pueden ser a velocidad total (13
Kbit/s) o a media velocidad. Se utilizan en la comunicación entre MS y BTS.
Utilizan multitramas-26 (120 ms)
o
De señalización, comunes o de control. Regulan el acceso de los terminales
al sistema, transmiten la información de señalización común a todos los
móviles que se encuentran en una célula. Son utilizados por los MS tanto en
espera como dedicados.
§
De difusión. Difunden información general desde las BTS hacia todas
la MS que se encuentren en su célula.
§
De control común. Sirven para comunicar una MS con la red, es
decir cursan la solicitud de un canal dedicado para el inicio de la
sesión radio.
§
Dedicados. Son de señalización de control dedicado, bidireccionales
que se asignan a las MS para el establecimiento y liberación de
llamadas. También se emplean para el intercambio de información
entre MS y BTS sobre las distintas medidas del canal, como
potencia, calidad de la señal, etc.
Para llevar a cabo la máxima eficacia, lo primero que es necesario conocer es el número de
radiocanales con los que está equipada cada BTS que, junto con la información de control y
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1º Sistemas de Telecomunicación e Informáticos
señalización, determinan la capacidad de transmisión necesaria entre la BTS y su MSC. El
número de radiocanales de cada BTS se deriva, en última instancia, del volumen de tráfico
máximo que se prevé habrá de cursar. Para transmitir dicha información se utilizan en la
actualidad circuitos alquilados de 2 Mbit/s. La cantidad de información que puede transportar
cada circuito de 2 Mbit/s depende del tipo de codificación que se emplee y es diferente en el
caso analógico y digital.
La información generada por cada BTS se compone de una parte de control y/o señalización
propia del emplazamiento (y de cada transceptor en el caso GSM) y otra correspondiente a
los radiocanales de la BTS. El número de canales de 64 kbit/s necesarios para transportar los
radiocanales y la información de control de emplazamientos y transceptores depende del tipo
de BTS considerada. En el sistema GSM la cantidad de canales de 64 kbit/s necesarios para
transmitir la información generada por una BTS depende, además, del punto en que se sitúe
el codec GSM: transcodificación local en caso de estar situado en la propia BTS o remota en
caso de estar situado en el BSC.
El reagrupamiento de radiocanales se consigue mediante la introducción de equipos de red
adicionales, en todos o algunos de los emplazamientos de EB y CCEB. Con el uso de estos
equipos se posibilita que la red de interconexión tenga una estructura que pueda adaptarse
mejor a las necesidades de transmisión existentes. Pero los equipos empleados no sólo
permiten crear estructuras de red más flexibles, sino que, además, incrementan
considerablemente las facilidades de gestión de la red y, en particular, posibilitan la detección
automática de fallos y la reconfiguración de la red. Estas facilidades son muy importantes,
para mantener el nivel de calidad del servicio al aumentar la complejidad del diseño de red.
De todas las posibles estructuras de red, las soluciones jerárquicas con dos niveles. En el
nivel superior, los emplazamientos pueden unirse entre sí de manera arbitraria (malla total o
parcial), mientras que, en el nivel inferior, cada emplazamiento se conecta a un único
emplazamiento del nivel superior. El nivel superior puede protegerse frente a fallos simples de
enlaces y/o nodos, consiguiéndose la restauración de la comunicación al 100 por 100. La
subred entre emplazamientos del nivel superior precisa, por tanto, de una conectividad tal
que, entre cualesquiera dos emplazamientos, existan al menos dos rutas disjuntas, es decir,
que no compartan enlaces y/o nodos
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1º Sistemas de Telecomunicación e Informáticos
Interfaces abiertas
Representan un sistema que gestiona la comunicación radio entre las BTS y las BSC. El BSC
administra las frecuencias de radio utilizadas por sus distintas BTS. Tiene varias interfaces
normalizadas:
Interface
A-bis
X.25
Um
B
C
D
E
F
G
Conexión
Con las BTS
Con el centro de control y mantenimiento
Entre BTS y MS
Entre MSC y VLR
Entre MSC y HLR
Entre VLR y HLR
Entre MSC y MSC
Entre MSC y EIR
Entre VLR y VLR
Todas ellas son abiertas y limitadas a ciertas partes del sistema.
Um. Ya la hemos descrito con anterioridad, recordemos que, consta de 125 frecuencias
espaciadas 200 Khz que transmiten 8 canales físicos por MDT. Cada intervalo de tiempo en
que se divide una trama se denomina time spot o periodos de ráfaga, y tienen entre 88 y 148
bits, aunque normalmente son de 114 bits. Un canal físico tiene una capacidad de 24,7
Kbits/s y para una conversación se requieren 26 intervalos. Por motivos de protección de
errores sólo 260 de cada 456 bits son información, dando una capacidad neta de 13 Kbits/s
para voz y 9,6 Kbits/s para datos.
Interfaz A y A-bis. Emplea un enlace tipo MIC de 2 Mbits/s (capa física) según la
recomendación G.703 del ITU. Están definidas utilizando un modelo de 3 capas, la capa 1
coincide con el modelo OSI, la capa 2 es la de enlace y tiene como misión permitir el
intercambio de tramas de información entre 2 entidades conectadas a través de un medio
físico, y la capa 3 comprende las capas 3 a 7 del modelo OSI, definiendo desde la naturaleza
de la comunicación hasta los servicios y la interfaz amigable para el usuario.
A utiliza un sistema SS7 en la capa de enlace de datos, y A-bis el protocolo LAPD.
Para aprovechar mejor los 64 Kbits/s disponibles en los canales de tráfico, éstos se dividen en
4 subcanales de 16 Kbits/s, pudiendo soportarse de este modo 4 conversaciones de voz (a
13 Kbits/s) o de datos en un mismo canal. En las centrales MSC la conmutación se efectúa
sobre circuitos convencionales de 64 Kbit/s, utilizándose transcodificadores TC-U, ubicados
normalmente al lado de los MSC.
Establecimiento de la comunicación
Imaginemos que el abonado de la red fija marca el número de un móvil. La red analiza el
número y obtiene la ruta de la red dónde el teléfono móvil está inscrito. En ese momento
accede a la red a través de la pasarela móvil más cercana, Gateway Mobile Services
Switching Centre, GMSC. Éste examina el número, manda una petición a que se localice al
abonado, HLR enquiry y obtiene la dirección HLR. Si el móvil estuviera fuera de su red el HLR
pregunta al MSC/VLR en el que está actualmente el abonado. El MSC/VLR comunica el
número de itinerancia, MSRN (Mobile Station Roaming Number) y éste lo traslada hacia el
GMSC, que inicia el proceso.
UMTS
El Universal Mobile Telecommunications System, es el standard creado para integrar todos
los servicios ofrecidos por las distintas tecnologías y redes actuales (GSM, TACS, DECT, RDSI,
Internet) utilizando cualquier tipo de terminal (fijo, inalámbrico o celular) soportando la
personalización del usuario y los servicios multimedia en tiempo real. Esta 3G tiene
establecida una velocidad de transferencia de datos de 144 Kbits/s hasta 2 Mbits/s (edificios),
con 384 Kbits/s para usuarios móviles.
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Ocupa un rango de 230 Mhz, en las bandas de 1885-2025 y 2110-2200 MHz. También tiene
previsto la utilización de bandas extras: 806-960, 1710-1885 y 2500-2690 MHz. Al utilizar
frecuencias en la banda de 2 GHZ, las células son más pequeñas, por lo que se necesita
instalar más estaciones base para cubrir un determinado territorio, pero el número de
usuarios admitidos será mayor y la potencia de los terminales móviles será menor, lo que
repercutirá en un menor tamaño de la batería.
Utiliza una técnica de radio por banda ancha, denominada acceso múltiple por división de
código (WCDMA), que es una solución CDMA multiportadora (cdma200). Opera con FDD,
con 2 portadoras distintas por canal (una para el enlace ascendente y otra descendente) para
operación en bandas de frecuencia pareadas, separadas cada portadora 5 MHz, al mismo
tiempo. También se ha tenido en cuenta la posibilidad de operar con TDD, con una portadora
por canal. Con FDD se emplea fundamentalmente con servicios simétricos y TDD para
asimétricos. Los operadores pueden empezar operando en modo FDD para coberturas
macrocelulares y posteriormente en modo TDD para celdas micro y picocelulares. En ambos
casos se utiliza una técnica QPSK y protección frente a errores mediante entrelazado y
codificación del canal. El uso de WCDMA no es totalmente incompatible con las redes
actuales de GSM, por lo que parte de la infraestructura sigue siendo válida. El traspaso es de
tipo blando, sofá handover.
Ni FDMA, ni TDMA permiten ningún solapamiento en
la frecuencia o en el tiempo de transmisión, sin
embargo con CDMA no existe división en el tiempo y
todos
los
usuarios
utilizan
la
portadora
interrumpidamente, con un segmento espectral
mayor, asignándose un código binario distinto a
cada usuario. Es decir todos los usuarios emplean la
misma frecuencia con un código distinto. CDMA se
basa en la expansión del espectro de la señal a
transmitir por medio de secuencias ortogonales.
Todos los códigos son ortogonales y tras la
correlación correspondiente cada usuario sólo
obtendrá la señal deseada. En la realidad y debido al multitrayecto, los códigos no son
totalmente ortogonales, siendo necesario un buen control de la potencia.
A cada canal se la signan 5 MHz en cada sentido, a esto
se le llama “espectro expandido” y es necesario para
que “quepa” el código que identifica la comunicación de
cada usuario. Esto supone algunas ventajas:
-
La señal no puede atenuarse totalmente en un
canal dispersivo.
Permite estar conectado simultáneamente a 2
Sistemas de Telefonía
-
1º Sistemas de Telecomunicación e Informáticos
ó más estaciones.
Permite el máximo aprovechamiento de la transmisión desde el punto de vista de
las comunicaciones de voz, que son de carácter discontínuo, incrementado la
capacidad del orden de un 50 a 60 %.
El ensanchamiento o expansión (spreading) se consigue multiplicando la secuencia de la
señal de datos por otra de mayor velocidad binaria y transmitiendo la resultante, todos
ortogonales entre sí. A diferencia de los sistemas de 1ª y 2ª generación, donde el elemento a
planificar es la frecuencia, en sistemas CDMA el elemento a controlar es la potencia de la
señal, la cobertura de una célula está directamente ligada a la potencia máxima que una
estación base puede radiar.
Sistema de red radio
UTRAN, UMTS terrestrial radio access network define la interfaz aire, para la que se ha
elegido WCDMA, Wide code division multiple access, en operación con FDD, con 2
portadoras por canal, una para el enlace ascendente y otra para el descendente para
operación en bandas pareadas, que resulta idóneo para servicios simétricos
(conversaciones). Está formado por los elementos que controlan los recursos de acceso a la
red y proporcionan un mecanismo para acceder a la red troncal. Es una de las principales
diferencias entre las redes GSM y UMTS, donde las BTS y BSC se sustituyen por Nodos-B y
RNC respectivamente
Como ya hemos visto esta nueva red está basada en tecnología de acceso radio CDMA con
modos de funcionamiento UTRA-FDD y UTRA-TDD.
Para un aprovechamiento eficiente del espectro, por que éste es limitado y teniendo en
consideración las pérdidas de trayecto debido a la atenuación, en función del cuadrado de la
frecuencia y de la distancia, al desvanecimiento si existen obstáculos, a la propagación
multitrayecto, así como a las interferencias, se utilizan antenas smart o inteligentes que dirigen
la señal al usuario en forma de lóbulo muy estrecho, siguiendo el desplazamiento del móvil
en función del haz ascendente. De esta forma se puede reducir la potencia radiada,
reduciendo la interferencia con el resto y mejorando la relación C/I.
Las antenas multihaz (SAS, smart antenas system) permiten transmitir el haz dividido en
varios lóbulos muy directivos, gracias al empleo de un phased-array, formando un diagrama
de radiación que varia tanto la posición como el número de haces. Cada uno de los haces se
asigna a un usuario, de tal forma que lo “persigue” según el usuario se desplaza por el interior
de la célula.
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El control de potencia se hace tanto en el móvil como en el Nodo-B. Las células cambian de
tamaño según las condiciones y el número de usuarios (cell breathing), ya que como hemos
comentado es el nivel de potencia de la señal el que determina el perímetro de la celda.
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Redes digitales y tecnologías emergentes
Tecnologías xDSL
•HDSL. High bit rate, 1,544 Mbps, Simétrico. Utilizaba 2 pares de hilos, hasta 4,5 Km. Igual
que velocidad que T1. Utiliza 2B1Q y CAP.
• HDSL2. High bit rate, 2,048 Mbps, Simétrico. Sólo un par de hilos. Igual velocidad que E1.
• SDSL. Single 768 Kbps, Simétrico. Par único, límite de 3 Km.
• ADSL. Asymetric, 8 Mbps Downstream, 640 Kbps Upstream, Asimétrico, utiliza un solo par
de hilos. Puede operar hasta 5,5 Km.
• RADSL. Rate adaptive, 8 Mbps Downstream, 640 Kbps Upstream, Asimétrico, al utilizar un
código de línea DMT puede adaptar las velocidades de la línea a las condiciones de la
misma.
• CDSL. Consumer, 1 Mbps Downstream, 128 Kbps Upstream, Asimétrico, utiliza un único
par. No necesita filtros (splitters) para permitir la utilización de teléfonos y faxes, como en
ADSL y RADSL.
• IDSL. RDSI, 2,048 Mbps, Simétrico. Toma el acceso básico de la RDSI. Un único par y 5,5
Km.
VDSL. Very High, 52 Mbps Downstream, 6 Mbps Upstream. Asimétrico alcance entre 300 y
1300 m sobre par de cobre. Está pensado para utilizar red de fibra y transportar celdas ATM
(modo de transferencia asíncrono).
ADSL
Permite el acceso a servicios de banda ancha a usuarios residenciales o pequeñas
empresas.
Dos son las características que la caracterizan y diferencian de otras tecnologías.
El filtro o splitter. El filtro es un dispositivo que se encuentra entre el conmutador local y el
equipo de usuario. Permite que los teléfonos analógicos y faxes existentes continúen
funcionando igual que siempre y también que el tráfico de datos de larga duración sea
desviado por la RTC (donde el transporte de datos se hace mediante conmutación de
circuitos) hacia un enrutador IP o un conmutador ATM (donde los datos son transportados
en forma de paquetes). Esto alivia la presión que sufre la RTC y elimina costes al usuario
ya que no necesitan cambiar los equipos existentes, ni se requieren dispositivos
adaptadores espaciales (como ocurre en HDSL). Los enrutadores o conmutadores ATM
transportan el tráfico hacia servidores de Internet o Intranet corporativas.
El flujo de datos es asimétrico. La velocidad downstream es mucho mayor que la
velocidad upstream. Es así por que el objetivo de esta tecnología es proporcionar
servicios a usuarios que van a demandar un gran flujo descendente y poco flujo
ascendente (internet, vídeo bajo demanda, etc.).
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ATU-C. ADSL Transmission Unit, CO side. DSLAM, Digital Subscriber Line Access Multiplexer.
ATU-R. ADSL Transmission Unit, Remoteside.
B. Entrada auxiliar de datos (por ejemplo un decodificador de vídeo).
POTS-C. Interfaz entre la RTC y el filtro, lado de central.
POTS-R. Interfaz entre la RTC y el filtro, lado de usuario.
Transmisión de la información
ADSL utiliza el ancho de banda disponible dividida en 2, una para cada sentido de la
transmisión, más el canal de voz analógico (Voz:0-4 Khz, Upstream: 25-200 Khz,
Downstream: 210 Khz-1,1 Mhz), una utilización más eficiente del espectro, eliminando la
separación entre bandas hace que debamos cuidar la cancelación de eco. Los códigos de
línea utilizados en ADSL son CAP y DMT. DMT es el estándar.
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CAP utiliza la modulación amplitud / fase sin portadora. CAP es similar a la modulación de
amplitud en cuadratura (QAM) pero sin portadora, es por tanto un sistema de modulación
digital en la que la moduladora es una señal digital y la portadora es una señal analógica.
Utiliza todo el ancho de banda disponible excepto el canal de voz analógico, origina 16
señales diferentes realizando una modulación de amplitud y de fase. Introduciendo 12
posibles cambios de fase y 2 posibles amplitudes, es posible obtener los 16 diferentes tipos
de señal. Estas 16 señales representan 4 bits por cada nivel de la señal o lo que es lo mismo
4 bits por baudio. La salida del codificador se envía al modulador que origina la señal de
salida, para posteriormente filtrarla y asegurarnos de que no interfiere con otras señales.
DMT la modulación por multitonos discretos. DMT consiste en el empleo de múltiples
portadoras y no sólo una, que es lo que se hace en los módems de banda vocal. Trabaja
dividiendo el ancho de banda del bucle local en un gran número de subcanales (o
subportadoras, 256) separados equidistantemente ocupando todo el ancho de banda
disponible hasta los 1,1 Mhz. Comienza en los 0 Hz, cada canal ocupa 4,3125 Hz. Cada
subportadora puede ajustar el número de bits por segundo que es capaz de transportar en
función de la ganancia. Los servicios ADSL utilizan un rango entre 25 Khz y 1,1 Mhz, donde
según aumenta la frecuencia disminuye la ganancia, pero salvamos los primeros 25 Khz,
bajas frecuencias que se ven más afectadas por ruido impulsivo y diafonías.
La mayoría de los sistemas DMT utilizan 250 canales, (suelen ser los primeros) del 1 al 6 se
utilizan para la banda de voz analógica. Se suele dejar una gran zona de guarda entre la voz
y los servicios ADSL. En los canales superiores existe mucha atenuación y es difícil que
envíen información correctamente. Existen 32 canales upstream, comenzando en el número
7. Si utilizamos cancelación de eco podremos utilizar los 250 canales, si no sólo
encontraremos 218 canales útiles para downstream. Los canales upstream utilizan la zona
más baja del espectro, por que la atenuación es menor y los transmisores de los usuarios
transmiten menos potencia que los transmisores de los bucles locales. Normalmente cada
uno de los subcanales utiliza su propia técnica de codificación basada en QAM. DMT mejora
sobre CAP en cuanto a la monitorización y rendimiento, mientras que en CAP podemos
enviar 768 Kbps ó 428 Kbps, en DMT enviamos 768 o 736 Kbps, en función de las
condiciones en las que se encuentre la red, por tanto la granularidad de DMT es menor que
en CAP.
El transporte de ADSL está basado en tramas. El flujo de bits dentro de cada una se puede
dividir hasta en un máximo de 7 canales portadores, divididos en 2 clases:
Simplex. Canales independientes que operan en modo unidireccional en sentido
descendente. Puede haber hasta 4, denominados AS0, AS1, AS2 y AS3.
Dúplex. Canales bidireccionales. Puede haber hasta 3, LS0, LS1, LS2.
A la hora de viajar las tramas entre el ATU-C y el ATU-R, pueden hacerlo de 4 formas
distintas, 4 modos de distribución que van a permitir que la comunicación se realice adaptada
al servicio:
- Modo de sincronía de bit.
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- Modo adaptador de paquetes.
- Modo de paquetes extremo a extremo.
- Modo ATM.
JDP (Jerarquía Digital Plesiócrona).
Es una técnica para poder multiplexar varias señales primarias empleando un entrelazado de
bits, en vez de bytes, ya que esto último requeriría la sincronización de todas las fuentes
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primarias, de tal forma que las señales tengan sus instantes significativos con la misma
cadencia nominal y dentro de unos límites especificados, es decir que tengan la misma
velocidad digital y provengan de distinto reloj.
Partimos de una trama de 2 Mbits/s, señal primaria, formada mediante el entrelazado síncrono
(el sincronismo es común, generado por el propio reloj del sistema) de los octetos de canales de
64 Kbits/s. Todas estas señales son tributarias y van siendo leídas con una velocidad un poco
mayor, quedando bits vacíos. Son leídas a mayor velocidad por el hecho de que deben
adaptarse las velocidades de todos los canales tributarios. Cada una de estas señales se va
entrelazando con las otras, conformando una señal agregada que contiene los bits de relleno y
bits de control de justificación. La velocidad por tanto de la señal agregada es mayor que la
suma de las velocidades de las señales tributarias. Para Europa se definen varios niveles:
Nivel 0
64 Kbits/s
Nivel 1
2048 Kbits/s
Nivel 2
8448 Kbits/s
Nivel 3
34368 Kbits/s
Nivel 4
139264 Kbits/s
Analicemos la trama de 8 Mbits/s (8448 Kbits/s). Para 100 µs, se divide en 4 segmentos iguales
de 212 bits. El primero comienza con la señal de alineamiento de trama, 12 bits, de los cuales el
11 puede emplearse para la transmisión de alarmas y el 12 se reserva para el uso de cada
operadora. El resto de bits, 200, son tributarios y se entrelazan cíclicamente. Los 3 segmentos
siguientes comienzan con 4 bits de relleno. Uno de estos y por segmento se asigna a un
sistema tributario informando de si se emiten datos o bits de relleno en el 4º segmento, a
continuación de los de control, bits del 5 al 8. En total se emiten 848 bits en 100,4ls. El nivel 3 es
similar pero con segmentos de 384 bits y el 4º nivel tiene 6 segmentos de 488 bits y dedicando
16 al alineamiento de trama.
Este sistema se ha utilizado en redes de transmisión digital, siendo el soporte de la RTC, RDSI,
Iberpac, etc., utilizando fibra óptica a velocidades de 140 Mbits/s (y de 565 Mbits/s, no
normalizados).
Para extraer un canal tributario, por ejemplo uno de 2 Mbits/s, es necesario demultiplexar todos
los niveles de orden superior, esto está motivado por el hecho de que la temporización se haga
de distinta forma en cada nivel, por tanto no son identificables los canales tributarios. También
dispone de poca capacidad adicional para el transporte de información de gestión, por lo que su
mantenimiento es deficiente. Existen distintas estandarizaciones (americana, japonesa, europea)
y la normalización no incluye qué códigos de línea a utilizar o sistema de modulación con lo que
cada fabricante a implementado uno distinto al de otro fabricante, haciendo incompatibles
muchos de los equipamientos técnicos. Razones todas éstas que han generado la necesidad
de desarrollar otras tecnologías, aunque para el transporte sólo de canales de voz, la JDP
cumple.
JDS (JerarquÍa Digital Síncrona). Características y aplicaciones.
Surge a mediados de los 80, en EEUU, como el estándar SONET (Synchronus Transport
Network) con fibra óptica como soporte, a la par que la UIT trabaja sobre otro estándar de
similares características, JDS (SDH, Synchronus Digital Hierarchy), con velocidades múltiplos que
permiten el interfuncionamiento de ambas:
SONET
STS-1
STS-3
STS-12
STS-24
STS-48
JDS
MTS-1
MTS-4
MTS-16
MTS-64
Velocidad (Kbit/s)
51.40
155.520
622.080
1.244.160
2.488.320
9.953.280
Se utiliza como sistema vertebrador de la red de transmisión, con forma de malla y en 2 niveles:
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Red troncal. Utilizando STM-64 por cada fibra óptica (400.000 comunicaciones de
voz) que terminan en nodos con distribuidores y multiplexores para configurar el
segundo nivel de la red.
- Red de acceso. Para la dispersión de la red de comunicaciones, a velocidades
inferiores, en redes de anillo con multiplexores para la inserción y extracción de
señales de 2 Mbits/s, e integrando la posible existencia de JDP.
La red va sobre fibra óptica excepto en algunos lugares que por su orografía utilizan
enlaces de radio. La sincronización de la red se realiza con un sistema maestro-esclavo
que parte de un reloj principal y se distribuye la señal a los relojes de los nodos
radialmente, a una frecuencia de 2 MHz.
-
La velocidad básica de la JDS se denomina MTS-1 (Módulo de transporte síncrono de nivel 1)
ya que transporta de forma síncrona sus jerarquías definidas. A partir de esta señal se obtienen
señales de orden superior mediante multiplexación síncrona por entrelazado de bytes de la
señal de 2 Mbits/s (a partir de 64 Kbits/s). Las velocidades superiores se obtienen multiplicando
por números enteros la velocidad del primer orden. En la estructura de la trama MTS están los
contenedores virtuales, que son donde se transporta la carga útil. La información para la gestión
de esta carga se envía en la tara de sección, contenida en el propio contenedor. La velocidad
del MTS-1 deriva de una matriz de 270 columnas por 9 filas de octetos, como la transmisión es
secuencial 1º se transmiten los octetos por fila (1ª….9ª). Para transmitir un octeto de un canal
telefónico son necesarias 8000 por segundo, dando como resultado 270%9%8%8000 = 155
Mbits/s.
En la estructura de la matriz distinguimos agrupaciones de bytes con denominación y función
propia. Algunas de estas son la función auxiliar de sección, TOH, para entramado, detección de
errores, canal para la gestión de red y señalización de mantenimiento, incluyendo apuntadores
que indican la posición de los distintos canales y que permitirán la demultiplexación de cada una
de ellos si necesidad de demultiplexar toda la trama.
Ventajas:
-
Gran velocidad. Hasta 10 Gbps
Estandarización. Existe compatibilidad eléctrica y óptica.
Flexibilidad. Podemos agregar y extraer tributarios de 2 Mbits/s sin necesidad de
realizar todo el proceso. También permite incluir canales JDP.
Gestión de red. La incorporación de funciones como la gestión de alarmas,
monitorización, configuración, posibilidad de control y mantenimiento remoto.
Desventajas:
-
Necesidad de sincronismo en toda la red.
ATM (Modo de Transmisión Asíncrono). Características y aplicaciones.
Es una tecnología desarrollada para ser capaz de integrar todo tipo de servicios y desarrollar
la RDSI-BA, muy extendida actualmente en conexiones punto a punto. Si con SDH estamos
hablando de una técnica de transmisión, con ATM nos referimos a una técnica de
conmutación, ambas forman parte de la RDSI-BA. Con ATM podemos tratar cualquier tipo de
información, al tiempo que optimizamos la utilización del ancho de banda sobre la base de
asignación bajo demanda.
-
Opera por conmutación de paquetes de longitud fija (48 octetos de información y 5
de control).
Orientado a conexión. La información se transfiere por canales virtuales asignados
durante la duración de la conexión.
La asignación del ancho de banda se hace en función de la demanda de tráfico.
No realiza control de errores en el campo de datos, ni control de flujo,
maximizando su eficiencia.
Las células se transmiten a intervalos regulares. Si no hay información, se
transmiten células no asignadas.
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-
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Se garantiza que las células lleguen a su destino en el mismo orden en el que
fueron enviadas.
Por su naturaleza asíncrona puede transportar el flujo de células de forma
transparente como una serie de bytes, tanto en tramas PDH, cómo en
contenedores SDH.
El tamaño de la célula es un compromiso entre el tamaño deseable y el tipo de tráfico. Por
razones de eficiencia es conveniente que sean razonablemente grandes para evitar una
excesiva segmentación. Sin embargo para aplicaciones sensibles al retardo o a la variación
de retardo, es aconsejable que las células sean de la menor longitud posible. Por estas
razones se propusieron 32 octetos para voz, 64 para datos, fijándose finalmente en 48
octetos. El retardo de paquetización de una célula de 48 octetos para canales telefónicos a
8000 por segundo, es de 6 ms, que es una cifra aceptable.
Al ser una técnica orientada a conexión, tiene que establecerse una conexión virtual entre
usuarios finales antes de que se comience a transmitir información. Éstas se establecen
mediante procesos de señalización, de forma permanente o semipermanente. ¡Colorín,
colorado …!