Conceptos Básicos de Telecomunicaciones

Conceptos Básicos de Telecomunicaciones

EsLaRed 2008

Ermanno Pietrosemoli

Escuela Latinoamericana de Redes (Fundación EsLaRed) – ULA

Agenda

„ Técnicas de multiplicidad o multiplex

„ Estándares

„ Red de Acceso

Técnicas de Acceso

FDMA: Frequency Division Multiple Access TDMA:Time Division Multiple Access

CDMA: Code Division Multiple Access SDMA: Space Division Multiple Access

Comparación de Técnicas de Acceso

frecuencia tiempo Usuarior 3 Usurio 2 Usuario1 • Varios usuarios utilizan el mismo canal de frec. secuencialmente • Las ranuras de tiempo se repiten TDMA tiempo frecuencia Código CDMA Usuario3 Usuario 2 Usuario1 frecuencia FDMA 1 2 3 A cada usuario se Le asigna una frec. distinta

SDMA

Multiplexaje en Frecuencia (FDM). Multiplexor en Frecuencia (FDM) B1 B2 B3 f f f M1(f M2(f) M3(f) 1 2 3 _{f1 f2 f3} ~ Subportadoras f1, f2 y f3 2B1 Bg 2B2 Bg 2B3 Ancho de Banda Total

0

0

0

0 f

ESPECTRO RESULTANTE

Multiplexaje por División de Tiempo (TDM). m1(T) m2(t) m3(t) 0 0 0 t t t Multiplexor en el Tiempo (TDM) 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 2 3 1 0 1 0 1 1 0 1 Reloj 0 Ts Ts Vi = 3/Ts bps Vo = 9/Ts = 3Vi bps

Canal 1 Canal 2 Canal 3 t 0

OFDM en 802.11a y g

Cada canal de 20 MHz contiene 52 subportadoras

Detalle de un canal

Técnicas de Bilateralidad

FDD: Frequency Division Duplexing TDD:Time Division Duplexing

Analogía Gráfica de CDMA: Aquí se superponen

dos mensajes, Uno escrito en azul y otro escrito en amarillo

Un filtro azul permite revelar lo escrito en

amarillo

Un filtro amarillo permite revelar lo escrito en azul

Banda Esparcida

(Spread Spectrum)

Secuencia Seudoaleatoria

(Pseudo Noise Sequence)

también llamada

Direct Sequence

•Salto de Frecuencia

(Frequency Hopping)

Banda Esparcida (Spread Spectrum) Frecuencias más usadas

915 MHz, 2,4 GHz ó 5,8 GHz

En muchos países estas bandas de

frecuencia no requieren de permiso

gubernamental, siempre que no se

excedan ciertos límites en la

Ensanchamiento del espectro: Secuencia Seudoaleatoria

Los datos y la secuencia de Barker se combina mediante la función XOR

Espectros en Transmisión DSSS

Señal buscada Interferencia Ruido Señal Bandabase Señal filtrada Interferencia Receptor Filtro

Señal “saltando” a diferentes frecuencias en diferentes instantes

Potencia de la Señal

frecuencia

tiempo

ORGANIZACIONES QUE GENERAN ESTANDARES

de jure:

UIT Unión Internacional de Telecom. (antes CCITT) ISO International Standards Organization

IEC International Electrotechnical Commission ETSI European Telecom. Std. Institute

CEN/CENELEC Com. Europeene de Norm. Elect. ANSI Amer. Nat. Standards Institute

ORGANIZACIONES QUE GENERAN ESTANDARES

de facto:

IEEE Int. Instit. of Electrical & Electronic Eng.

ECSA Exchange Carriers Standards Assoc.

EIA Electronic Industry Association

TIA Telecom. Industry Association

OSF Open Software Foundation

IETF Internet Engineering Task Force

Wi-Fi Wireless Fidelity Alliance

BELLCORE Bell Communications Research

ECMA European Computer Manufacturers Assoc. CEPT Conf. European of Posts et Telecomm.

WECA Wireless Carriers association WiMax Forum

Redes de Telecomunicaciones

„ Red de Transporte (larga distancia)

„ Red de Acceso, también llamada la última milla, o la primera milla

Red de Transporte

„ Hoy en día estas redes son principalmente de fibra

óptica, utilizando MPLS, ATM sobre SONET/SDH y algunas veces IP sobre ATM o POS. Ethernet está penetrando este segmento.

„ También se utilizan satélites, por su facilidad para

salvar grandes distancias y no requerir derecho de vía.

„ Todavía existen en muchos países redes de

Red de Transporte

„ Empiezan a aparecer también redes

específicas para transmisión de datos, generalmente basadas en IP y en

enrutadores de alta velocidad

„ Particular mención merecen los enrutadores ópticos, que asignan rutas basadas en

Red de Transporte

„ Operadas casi siempre por empresas telefónicas, sea estatales o privadas

„ Las velocidades llegan a 10 Gbit/s, pero con la introducción de la técnica de DWDM

(Dense Wavelength Division Multiplexing), se pueden alcanzar hasta 3200 Gbit/s en un solo par de fibras

Jerarqu

Jerarqu

í

í

as Sincr

as Sincr

ó

ó

nicas

nicas

Opticas

Opticas

:

:

OC (

OC (

Sonet

Sonet

) y STM (SDH)

) y STM (SDH)

OC1 51.84 Mbps STM-0 OC3 155.52 Mbps STM-1 OC9 466.56 Mbps STM-3 OC12 622.08 Mbps STM-4 OC18 933.12 Mbps STM-6 OC24 1244.16 Mbps STM-8 OC36 1866.24 Mbps STM-12 OC48 2488.32 Mbps STM-16 OC192 9953.28 Mbps STM-64

Consideraciones sobre el Acceso:

„ Hasta el 50% del costo total de un circuito está en la red de acceso, o primera milla „ Mientras las WANs han visto grandes

avances con la introducción de Frame Relay, Fibras Opticas y ahora enrutamiento óptico, los avances en la red de acceso son menos espectaculares

Red de Acceso

„ Para bajas velocidades la solución más difundida es mediante módems y líneas telefónicas

„ También se utilizan diferentes tecnologías inalámbricas, sea ad hoc o basadas en telefonía celular

Tendencias Tecno

Tendencias Tecno

-

-

económicas

económicas

• Los costos de transmisión, procesamiento y almacenamiento time • Dispositivos Conectados • Ubicacaciones • Transacciones • Aplicaciones • Complejidad • Requerimientos de ancho de banda

∞

0 ...tienden a infinito ...tienden a cero ...convergen en una!

Las Redes...

tiempo

Red de Acceso

Para altas velocidades (broadband) hay una gran variedad de alternativas que se pueden agrupar en tres categorías:

„ Basadas en líneas telefónicas

„ Basadas en sistemas de televisión por cable „ Sistemas inalámbricos, terrestres o satelitales

Red de Acceso

Basadas en líneas telefónicas:

„ Se conocen como DSL (Digital Subscriber

Lines), Líneas Digitales de Suscritor de la que existen varias variantes tales como ADSL,

VDSL, HDSL etc, agrupadas bajo la denominación genérica xDSL

„ ISDN o Red Digital de Servicios Integrados, está siendo sustituida por DSL

Fibra óptica hasta el usuario:

Transmisión por cables de energía

„ Limitada a la zona servida por el mismo

transformador (220V tiene un número mayor de clientes que 117V)

„ Velocidad máxima de hasta 200 Mbit/s,

„ Interferencia a recepción de radio y de aparatos

eléctricos

„ Se puede utilizar Spread Spectrum para combatir el

ruido

Transmisi

Home Plug

Alliance

Modalidades de transmisión Inalámbrica

„ Sistemas Celulares (GSM, GPRS, EDGE, UMTS, HSPA, LTE)

„ CDMA, EVDO,

„ Redes de Area Local Inalámbricas (WLAN)

„ Bucle local Inalámbrico (WLL, LMDS, WiMax)

„ Transmisión Optica Inalámbrica

„ Transmisión

Redes Cooperativas Inalámbricas

„ Cada nodo sirve de

puente para los demás „ El protocolo de enrutamiento se encarga de establecer la trayectoria dinámicamente

Redes en Malla

Las Redes en Malla, o Mesh Networks a veces llamadas redes ad hoc se caracterizan porque cada nodo le

proporciona conectividad a los nodos adyacentes. Con esto se logra salvar obstáculos que bloquean la

línea de vista y es posible suministrar más de un camino para cada nodo permitiendo un sistema más robusto, utilizado en principio por los militares, pero con

interesantes aplicaciones civiles.

También prometen aliviar el problema de la interferencia ya que cada nodo transmite a muy poca potencia, y se hace un uso más eficiente del ancho de banda