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TENDENCIAS EN TECNOLOGÍA
ACCESO INALAMBRIO DE BANDA ANCHA
LMDS: LA SOLUCIÓN TECNOLÓGICA
ALCATEL: Alejandro Maccio- Argentina
Alejandro Maccio es Product Manager Wireless de Alcatel. Es Ingeniero en Electrónica de la Universidad de Buenos Aires y Master en Telecomunicaciones de la
Escuela Superior Técnica del Ejército. Comenzó su actividad en la Empresa de
Telecomunicaciones de Argentina y luego se unió a Teletra para luego pasar a la
organización de Alcatel donde se comenzó a desempeñar en diversas funciones.
Antes que nada, agradecer al invitación de OSIPTEL a participar en esta conferencia y también un
agradecimiento especial a Alcatel Perú que me la ha traslado a mi para tener esta responsabilidad.
Vamos a hablar ahora de productos, cambiando un poco el enfoque, que tienen que ver con las
tecnologías inalámbricas pero en particular me voy a referir a las tecnologías inalámbricas de acceso fijo. Vamos a hacer un rápido repaso de las distintas tecnologías de acceso inalámbrico fijo y después
nos vamos a focalizar específicamente en el LMDS.
Frecuencias, ancho de banda y tamaño de celda
El gráfico (Frecuencias/Ancho de Banda/Tamaño de Celda) pretende mostrar un poco la ubicación de las bandas, los alcances y de los anchos de bandas disponibles, según sea el caso. Vemos
que a bandas más bajas (2.6 a 3.5), evidentemente, tenemos mayores alcances en el orden de los 15
Km. En el otro extremo, en el orden de los 40 GHz, los alcances están limitados a un kilómetro de
distancia.
Habitualmente las regulaciones en los distintos países también asignan porciones muy distintas
de ancho de banda según se trate de la porción de espectro que estemos analizando. Está claro
que cuando hablamos de las porciones bajas del espectro (2.4, 2.6 y 3.5) estamos hablando de anchos de banda disponible del orden de los cientos de MHz. Mientas que cuando vamos a las frecuencias altas, estas porciones de ancho de banda que se regulan y que se ofrecen a los operadores, normalmente están en el orden de los GHz. Por eso que cada una de las tecnologías inalámbricas que se han desarrollado, para las distintas bandas, tienen una aplicación específica que vamos
a comentar.
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Soluciones inalámbricas en segmentos del mercado
Wireless Local Loop
Si queremos abarcar el acceso inalámbrico fijo para telefonía básica residencial y residencial plus,
nos ubicamos en la tecnología comúnmente conocida como Wireless Local Loop. Esta tecnología que
suele estar en las bandas bajas de (3.4–3.5) ofrece un ancho de banda de acceso muy adecuado para el servicio de telefonía, como puede ser alrededor de 64 Kbps, un acceso un poco más limitado si
de transición de datos estamos hablando. Pero es para despliegue de nuevos entrantes que quieren
hacer una red de telefonía inalámbrica fija tratando de competir con los incumbentes que ya tienen
desarrollada sus redes de cobre o eventualmente para su aplicación en zonas rurales donde el despliegue de planta externa de cobre es muy costoso y poco eficiente desde el punto de vista económico.
Wireless IP
La tecnología que le sigue, en cuanto a capacidad de ofrecer ancho de banda al usuario, es la denominada tecnología de acceso Wireless IP que como su nombre lo indica maneja un protocolo en el
aire que trata con paquetes, ya no trata con una conexión extremo a extremo de tipo TDM como es el
caso de Wireless Local Loop. Por lo tanto esta tecnología que suele también estar ubicada en las bandas bajas de 2.4, 2.6 y 3.5, si bien funciona en la misma frecuencia tiene una aplicación claramente distinta, esto es básicamente el acceso a Internet de alta velocidad del orden de los 512 Kbps. Complementariamente, puede ofrecer como un servicio adicional la telefonía básica fija pero en este caso la
telefonía está tratada como VoIP, es decir, la voz es paquetizada y como tal transmitida como paquete
de datos a través de la interfaz aire.
Local Multipoint Distribution Service
Como elemento sustancial del acceso inalámbrico de banda ancha encontramos la tecnología
LMDS, Local Multipoint Distribution Service, es decir, todos estos sistemas son de tipo punto multipunto (una estación base que transmite a varios usuarios). El ancho de banda disponible para el usuario final es mucho mayor pero también el segmento de mercado al que está enfocado es distinto. El LMDS
es una técnica de acceso básicamente enfocada a las empresas pequeñas y medianas. No enfocado al
segmento residencial o SoHo, Small Office Home Office, empresas unipersonales o de dos o tres personas.
Entonces el LMDS está más bien enfocado a empresas pequeñas y medianas. El Wireless IP al residencial plus, aquel residencial que puede pagar un acceso a Internet de alta velocidad y el Wireless
Local Loop a la telefonía básica con un acceso de datos mucho más limitado en velocidad.
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Tecnologías para el segmento SME
Se observa que LMDS está debajo de los 38 GHz, de hecho nosotros tenemos producto en 38 GHz,
pero sin duda las bandas más interesantes para desarrollar las aplicaciones LMDS son las bandas que
andan en el orden de 26 a 28 GHz que son justamente las que Perú está próximamente licitando. Se le
ubica en SME, Small and Medium Enterprises, y SoHo en forma más limitada.
¿Con qué lo comparamos, al LMDS, desde el punto de vista de la alternativa inalámbrica? Básicamente con el acceso simétrico a través de pares de cobre, acceso simétrico de alta velocidad, del orden de los 2 Mbps. Digamos, la tecnología habitual que aquellos operadores que tienen cobre utilizan
para acceder a una empresa de tamaño pequeño o mediano. Obviamente, las empresas grandes no
son servidas ni por el LMDS ni por HDSL porque ya requieren anchos de banda sólo alcanzables con
conexiones tipo de fibra óptica.
Nuestra solución es una solución multiservicio que es capaz de entregar líneas punto a punto, leased line, por la cual yo puedo transmitir la información que quiera, conexiones de tipo IP y obviamente también, el servicio de voz.
Tecnologías para el segmento SoHo y Residencial
En cuanto al mercado residencial, el LMDS también dirige una particular aplicación que son los edificios con muchos usuarios o con muchos departamentos. El LMDS, como tecnología de acceso inalámbrico fijo de banda ancha, es interesante porque se ubica en un lugar donde la demanda está concentrada.
Esta misma comparación, si la hacemos con la otra tecnología, que era la tecnología Wireless IP
que está en la banda de 3.5, el "producto equivalente" en la versión alambica sería el Cable Modem,
valor agregado que se le ha hecho a las redes de distribución de TV por cable o el más recientemente implementado en casi todos los países, el sistema de acceso por par de cobre ADSL, Asymetric Digital Suscriber Line.
Entonces tenemos el LMDS para el segmento de medianas y pequeñas empresas; Wireless IP, básicamente orientada al mercado residencial y de muy pequeña empresa, SoHo. Vemos que cada tecnología tiene su campos de aplicación.
Arquitectura de red de banda ancha
¿Cuál es la arquitectura básica, centrándonos en el LMDS? Decimos que es una tecnología de acceso, por lo tanto está en la capa de acceso de las sucesivas capas que conforman una red completa
de telecomunicaciones. Consta de una estación base, similar a las estaciones base de tipo celular, que
tiene un alcance como lo tiene una celda del servicio móvil que depende del rango de frecuencia, pero que si nos ubicamos en las bandas de 26 a 28 GHz, anda en el orden de los 3 kilómetros, estas cel139
das son sectorizadas. Finalmente, los terminales de usuario, al igual que los usuarios móviles, pero en
este caso están rígidamente ubicados en la casa del cliente.
Arriba de esta distribución de estaciones base celulares fijas tenemos típicamente la interfaz de red
y la que tiene el sistema LMDS es una interfaz ATM. Por lo tanto, la interconexión entre las distintas estaciones de la red celular LMDS se suele hacer por un plano de switches ATM que habitualmente se
llama plano de EDGE o de borde.
¿Qué quiere decir? Que toda comunicación que, de un usuario de una determinada celda, tenga
que ir a otro usuario de otra celda del sistema LMDS sube a la capa de EDGE donde encuentra el
switch ATM y de ahí es direccionado nuevamente a otra celda para finalmente llegar a la casa del cliente corresponsal. La interconexión entre las estaciones base del Sistema LMDS y la ubicación de estos
switches ATM puede ser a través de cualquier medio de transmisión convencional.
También vale decir que uno puede elegir arquitecturas, en el sentido de tener switches de un tamaño importante y en los cuales se concentra una cantidad de estaciones base o alternativamente estos mismos switches que se muestran en un plano separado pueden ser de mucho más pequeña dimensión y estar colocalizados en cada una de las estaciones base.
Pero acá no termina la historia, porque esto tiene que estar conectado al resto de la red de telecomunicaciones. Por lo tanto, arriba de la capa de EDGE, switches ATM, suele haber otra capa de
switches ATM mucho más potentes que son los que me dan la conectividad con el resto de las redes de comunicaciones, sean éstas las redes convencionales de telefonía pública o las redes de acceso a Internet, o bien una red pura de transmisión ATM como pudiera tener alguna corporación importante.
ALCATEL LMDS
Configuración de la Solución Alcatel
Veamos un poco más físicamente la arquitectura del sistema LMDS, por el lado de la casa del cliente (Configuración de la Solución Alcatel). Se cuenta con una antena, que habitualmente está ubicada
en algún punto que permite una visibilidad directa con la estación base. Un concepto importante en
estos sistemas es que requieren línea de vista, es decir, deben estar adecuadamente planificadas desde el punto de vista celular. Luego a través de un cable coaxial hay una pequeña caja que es la que tiene las distintas interfases que permiten aprovechar los servicios que presta este sistema.
También se muestran dos alternativas. Normalmente hablamos de la terminación de radio RT y de
la terminación de red de la casa del cliente NT. En el caso de la terminación de radio tenemos dos versiones de equipamiento, radio co-polarizado y radio cross-polarizado.
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La estación base es un simple bastidor que va ubicado en un edificio, destinado a tal fin, adecuadamente elegido porque puedo ubicar la parte de radio externa con la posibilidad de tener una cobertura interesante y evitar las obstrucciones hacia los lugares donde están los clientes.
Nuevamente se muestran dos alternativas de radio externa, esto ya son antenas de tipo sectorizado porque la estación base es sectorizada y según sea el caso de solución: cross-polarizada o co-polarizada. El transmisor y el receptor están separados y en este caso es un único módulo compacto. Atrás
de la estación base está colocalizado un pequeño switch ATM o hay una capa de EDGE donde están
estos swithes ubicados.
Por último, y para completar el esquema total de la red de acceso LMDS, tenemos un sistema de
gestión. En el caso particular de Alcatel, el sistema de gestión que ofrece para la solución LMDS, es el
mismo sistema de gestión que se está usando para los switches de datos y para nuestros routers, etc.
De tal manera que yo pueda hacer conexiones end-to-end desde un único centro de gestión.
Canalizaciones posibles
Desde el punto de vista del aprovechamiento del espectro tenemos distintas posibilidades de canalizar el espectro. Para el down link una versión de 28 MHz por portadora que aporta 34 MHz y en el
up link tenemos 4 portadoras de 7 Mhz que hacen los 28. Por lo tanto, la velocidad disponible para el
usuario en su terminación de usuario, en el sentido ascendente hacia la estación base, es de 8,5 megabitios.
Operación Co-polarizada y Polarización Cruzada
El tema de la operación co-polarizada o cross-polarizada depende del tipo de canalización que defina el regulador. Existen distintas maneras de canalizar para los sistemas del LMDS. Hay países que
ubican las portadoras del sentido descendente y ascendente en forma contigua, es decir, sin una separación importante y en ese caso es necesario que la transmisión en la recepción estén en polarización cruzada.
En cambio, cuando existe una separación importante entre el sentido de ida y de vuelta, el trabajo
de transmisión y recepción pueden compartir la misma polarización. Por lo tanto, hablamos de la solución co-polarizada que les mencionaba antes. En cualquier caso estamos ofreciendo ambas alternativas.
Planificación de Frecuencias
Este grafico (Ejemplo de planificación de frecuencias) es simplemente para que se den una idea de
que existe una planificación celular al estilo de los celulares móviles donde la celda (circulitos) típicamente tiene 4 sectores, puede tener 8, puede tener 2, según con qué tipo de antena sectorial estemos
trabajando y se tiene que hacer una coordinación de frecuencias adecuadas.
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Nada más mencionar que para estos dos ejemplos que acá se muestran, la capacidad de este
ejemplo particular tiene 120 megabitios para la celda, es decir, hay 120 megabitios ofrecidos a los usuarios de esa celda siempre que cuente con 112 MHz de asignación. O incluso, en un aprovechamiento
más exigente, puedo llegar a duplicar esa velocidad si trabajo en doble capa en polarización cruzada.
Pero lo importante es que Uds. vean el ancho de banda disponible solamente con 112 MHz de ancho
de banda.
Interfaces y Servicios de Usuario
Estas son las distintas interfases que se ofrecen básicamente son interfases de tipo Ethernet que
pueden ser 10BaseT o 100BaseT para el servicio de paquetes, desde el cual puede obviamente conectar PCs o LANs de las empresas. Tengo también la posibilidad de establecer leased line para lo que
cuento con una particular facilidad del equipo de asignar tramas TDM. Tengo la posibilidad de llegar
hasta la casa del cliente con una interfaz óptica STM-1 a los fines de conectar algún router que ofrezca ese tipo de interfaz. Tengo acceso ISDN nativo que es una interfase específica y también tengo
POTS, servicio de telefonía convencional, que puede ser manejado internamente por el equipo como
voz sobre IP o voz sobre ATM.
Servicios Orientados a Circuitos
Lo que se intenta mostrar es cómo se dan las distintas conexiones. Si yo quiero interconectar,
por ejemplo, dos PABX puedo establecer una leased line, una E1 o T1, según la norma del país en
que trabajemos y a través de la terminación de abonado, la estación base y la interfase de la estación base hacia la red, finalmente a través de cualquier red convencional de transmisión llego al otro
extremo.
Lo mismo me sirve esta aplicación para conectar estaciones celulares. Las estaciones celulares también requieren de interconexión entre sí y puesto que en definitiva, estamos hablando de una transmisión de algunos megabitios entre la estación base celular y la Base Station Controler, bien puedo aprovechar el LMDS como un elemento más de transmisión entre la controladora de los sistemas celulares
y sus estaciones base.
Por último, les diría que puedo establecer una mezcla de servicios de distinto tipo en la estación
base y unificarlos en una única trama T1 o E1, llevarlos a través de la red de transmisión pre existente
y luego nuevamente, en el otro extremo, separarlos para entregarlos a las interfases finales.
Tipos de Conexiones de Datos
El ancho de banda que maneja el sistema LMDS en nuestro producto particularmente, está dividido entre el ancho de banda asignado al servicio convencional del leased line TDM y el ancho de
banda asignado al tráfico de paquete que a su vez es mapeado en el estándar ATM. Pero no solo
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eso, el tráfico de datos ATM a su vez, puede ser asignado como tráfico estático o tráfico dinámico.
Es decir, hay clientes que demandan una conexión virtual permanente, extremo a extremo, con una
CBR, Constant Bit Rate, y por lo tanto caen dentro de la categoría del servicio estático. Pero hay
otros que usan su ancho de banda de vez en cuando, a demanda, y por lo tanto el equipo es capaz
de aprovechar esta característica para hacer over booking y mejor aprovechar el espectro disponible
en el sector.
Estación Base
Esta una fotografía de lo que es la estación base que controla las celdas, es un pequeño bastidor
que no tiene más de un metro veinte de altura, también se ve la radio de un sector típico de 90 grados. Son equipos muy compactos y sencillos.
Terminación Radio Integrada
Esto es el terminal de radio (parte superior) que va en la casa del cliente. La versión estándar de la
antena es muy pequeña, 26 centímetros si se trata de co-polarizado y 30 centímetros si es cross-polarizado.
Variantes de la unidad Network Termination
El equipo tiene la posibilidad de conectar varias terminaciones con una misma radio de manera de
hacer más eficiente la inversión en la casa de abonado. Esta es la caja que va en la oficina, de esta caja sale toda la variedad de interfases que son las que permiten los servicios ya comentados.
Instalación de la RT y NT
Esto es una descripción muy clara de la posibilidad de conectar varias terminaciones de abonado,
hasta 8 con una única radio. Esto tiene el objetivo de disminuir sustancialmente el costo de inversión
por abonado. Obviamente, esto depende del tráfico que cada abonado requiera porque claramente a
nivel de radio el ancho de banda disponible siguen siendo estos 8.5 megabitios que les mencioné anteriormente. Pero dependiendo del tráfico generado en un edificio yo puedo aprovechar este tipo de
configuraciones.
Distribución de Servicio de datos usando DSL
Hoy podemos utilizar el acceso LMDS para dar servicio de acceso a Internet en forma seudo masiva, en los edificios, si acoplamos al terminal LMDS el concepto de DSLAMs (Digital Suscriber Line Access Multiplexers) que es una pequeña caja que aprovechando la distribución existente de cobre permite con un modem SDSL: mantener la telefonía que los abonados ya tienen a través del operador incumbente y adicionar el acceso de datos de alta velocidad aprovechando la distribución de cobre. La
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telefonía seguirá yendo a la red convencional por el plantel de cobre pero a través de DSLAMs, separando datos y telefonía, irá vía inalámbrica.
Esto también ya esta disponible, aun es posible con la versión de modem DSL que integra voz sobre ATM, directamente evitar la conexión vía cobre de servicio telefónico básico. Obviamente, esto va
a competir con los incumbentes pero justamente son soluciones para los nuevos entrantes que no disponen del plantel de cobre o que les costaría una inversión realmente importante.
Bueno, nada más. La idea era pasar este mensaje sobre este producto que creo va tener el desarrollo importante sobre todo ahora que Perú se ha decidido a avanzar en la regulación y en las licencias.
Muchas gracias.
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