arquitectura de las telecomunicaciones tecnología estándares marco regulatorio servicios

Arquitectura de las Telecomunicaciones

Tecn

ología

Están

dares

Marco

Regu

latorioServicios

04/10/23 Pietrosemoli 2

Tipos de Servicios

Conversacional Retardo y fluctuación de retardo bajos: ej. Voz y video

conferencia, tolera errores Interactivo

Solicitud- Respuesta, tolerante a la fluctuación de retardo pero no a los errores.

Streaming (Flujo continuo) Unidireccional. Video y audio. Tolerante a retardo y

fluctuación de retardo. Background

Tolerante al retardo. SMS, medida de prestaciones, descarga de archivos


Nuevos servicios:

IP TV PTT, POC (PTT over Cellular) Servicios relacionados con la ubicación Mensajes cortos multimedia UMA, Unlicensed Mobile Access,Wi-Fi VoIP

sobre celular


Tendencias

Digitalización Convergencia

Datos-Voz Fijo-Móvil Broadcast-Telecomunicación Conmutación de Circuitos-Paquetes

Todo IP

Red de acceso Inalámbrica

Wi-Fi (IEEE 802.11) Diseñado para distancias muy cortas, no hay garantías de calidad de servicio, la más

económica Mesh ofrece soluciones para los problemas de

interferencia y de extensión de cobertura WiMAX

Estándar aprobado, actualmente en pruebas de interoperabilidad entre fabricantes

Telefonía Celular GSM, GPRS,EDGE,UMTS,HSDPA CDMA, 1x, EV-DO, EVDV

5

AVANCES

OFDM Antenas Inteligentes, haces conformables MIMO


Conformaciòn de haz (Beamforming)


Prefijo Cìclico


Subportadoras en OFDM


Superposiciòn de las subportadoras en el tiempo


Superposiciòn en frecuencia


Tiempo de guarda y CP

El tiempo de guarda GT se define como el intervalo entre dos sìmbolos en el que no se transmite informaciòn para evitar la interferencia.

Debe ser mayor que la dispersiòn de impulsos esperada en el canal

Para garantizar la ortogonalidad, durante el tiempo de guarda se transmite el prefijo cìclico CP, una copia de la ùltima parte del sìmbolo que se añade al inicio


Espectro de un impulso aislado


Rango dinàmico en OFDM


OFDM y OFDMA



802.11n

En enero de 2004 el IEEE formó un nuevo grupo de trabajo para que estudiara una solución que permita mejorar la velocidad (hasta 540 Mb/s ) y el alcance del protocolo 802.11 para redes inalámbricas

Utiliza MIMO (multiple-input multiple-output). El Enhanced Wireless Consortium (EWC) fue

constituído para promover el desarrollo de 802.11n, y en enero de 2006 el IEEE adoptó las recomendaciones de este consorcio como versión preliminar del estándar

http://en.wikipedia.org/wiki/Multiple-input_multiple-output


El Concepto de MIMO

MIMO:Multiple Input/Multiple OutputConsiste en equipar tanto el extremo transmisor como el receptor con múltiples antenas y procesar adecuadamente las senales


MIMO

Diversidad de antenasen recepción

Múltiples antenasen transmisión y en recepción


MIMO

Se procesan las señales que se van a aplicar a las diferentes antenas tanto en el extremo transmisor como en el receptor, de tal modo que la calidad, detrminada por el BER, o la tasa de transmisión, se pueden mejorar

El desvanecimiento selectivo producto de múltiples trayectorias se puede contrarrestar, utilizando codificación espacial-temporal

El estándar 802.16e incluye MIMO, lo mismo que el 802.11n, pendiente de aprobación


MIMO, SMART Antenna, ST Coding

El concepto fundamental es el de beamforming, es decir, la modificación del haz de RF por medios electrónicos, que permite incrementar la relación S/N al enfocar la energía en la dirección deseada, una evolución de los arreglos de antenas de vieja data.

Estas antenas inteligentes también permite minimizar la radiación en otras direcciones, con lo que se puede disminuir la interferencia y hasta utilizarlo como técnica de multiplexaje espacial


UMA


802.16e

Tasas de hasta 63 Mb/s Dl,28 Mb/s Ul por sector en un canal de 10 MHz, gracias al empleo de MIMO y sistemas de codificación y modulación avanzados.

QoS imbuida, adjudicación de recursos de tiempo, frecuencia y espacio en base a cada trama

Canales de ancho de banda variable desde 1,25MHz hasta 20 MHz, en las bandas 2,3 GHz, 2,5 GHz y 3,5 GHz, gracias al empleo de Scalable OFDMA (SOFDMA)

Seguridad utilizando EAP, autenticación y encriptación Movilidad con latencias inferiores a 50ms Utiliza TDD inicialmente, luego FDD y HD FDD


WiMAX Fijo

Basado en 802.16 d, estándar completado en 2004. Tiene buen alcance, puede transmitir aún con la línea de vista obstruida.

Las pruebas de interoperabilidad se hicieron a la frecuencia de 3,5 GHz, pero también existen equipos en otras bandas, como la de 5 GHz

No es muy atractivo en países desarrollados donde enfrenta numerosas competidores y un mercado saturado.


WiMAX móvil

Basado en el estándar 802.16 e, aprobado en dic. 2005, permite movilidad hasta 80 km/h, pero a distancias muy reducidas del orden de unos 3 km. Inicialmente en las bandas de 2,3 y 2,5 GHz

Samsung, está demostrando la tecnología WiBro en Turín en las olimpiadas de invierno, muchas otras empresas están apuntando a un mercado muy interesante en países desarrollados

Texas Instruments anunció un DSP de 1 GHz basado en 802.16e


WiMAX móvil

Airspan anunció un dispositivo USB basado en el estándar 802.16 e,. Inicialmente en las bandas de 2,3 y 2,5 GHz

Samsung, está demostrando la tecnología WiBro en Turín en las olimpiadas de invierno, muchas otras empresas están apuntando a un mercado muy interesante en países desarrollados

Texas Instruments anunció un DSP de 1 GHz basado en 802.16e

Alcatel firmó convenio con Samsung para WiBro mundial


WiMAX Movilidad

Velocidades: ~ 75 km / h• Roaming entre estaciones bases• Enrutamiento entre estaciones de suscritor


OFDM/TDMA vs. OFDMA

tiem

po

OFDM/TDMA en “16d”Un usuario a la vezMultiacceso con subcanalización es opcional

Viable sólo para fijo

frecuencia

pot

en

cia

Ruido

Señal

OFDMA en “16e”

Multiacceso con subacanalizació es estándar Intercambio entre S/N y velocidad Viable para CPE interiores,

portátiles o móviles

tiem

po

frecuencia

pot

en

cia

Ruido

Subcanalización de alta potenciaPero se desperdicia espectro

Espectro desperdiciado

S/N baja y alcancelimitado

Multiacceso en tiempo y

frecuencia permite alta capacidad y

gran alcance


Parámetros de S-OFDMA


Incompatibilidad

Las versiones fija y móvil de WiMax no son compatibles porque utilizan esquemas de acceso al medio diferentes, aunque ambos están basados en OFDM

802.16d usa TDMA 802.16e usa OFDMA Se definen diferentes perfiles, que incluyen

bandas de frecuencia, método de duplexing, etc.

No se descarta que algún fabricante ofrezca sistemas compatibles


WiBro es un estándar coreano alineado con 802.16e

Demostrado enAgosto 2005.permite handoffa alta velocidadTres operadoresde corea pagaron 100 M$ c/u por el uso del espectro en 2,3 GHzdurante 7 años.En Venezuela se Instalará a finales de2006


Adjudicación de Frecuencias para WiBro


Red basada en IP


IEEE 802.20

La misión de IEEE 802.20 es desarrollar las especificaciones de una interfaz de aire basada en paquetes optimizada para el transporte de servicios basados en IP.

Especificar las capas físicas y de control de acceso al medio en frecuencias inferiores a 3,5 GHz con tasas de transmisión efectivas por usuario de hasta 1 Mb/s a velocidades de hasta 250 km/h.

La eficiencia espectral y el número de usuarios activos simultáneos serán significativamente mayores que los ofrecidos por los sistemas celulares existentes.


802.11 MMDS 802.16d 802.16eCDMA 1x/1x

EV-DOWCDMA

aplicación

LAN: Redes locales fijas

MAN fija para datos y VoIP;

MAN fija para datos y VoIP;

MAN móvil para voz y datos

WAN alta velocidad, voz y datos

WAN alta velocidad, voz y datos

alcance

<100m NLOS10 km LOS

10Km NLOS40 Km LOS

PTP <50 Km LOSPMP <10 Km NLOS

3km NLOS 800m~50KmNLOS

500m~10KmNLOS

espectro

TDD2.4/5.8 GHz Banda libre

FDD/TDD2.5/3.5/5.8/10.5GHz

FDD/TDD/2-11 GHzambas

FDD/TDD/2-6 GHzambas

FDD450/800M/1.9/2.1GHzregulada

FDD2.1GHzregulada

BW 20 MHz3.5/7 MHz 1.5-20 MHz

1.5-5 MHz 1.25 MHz 5 MHz

Tasa54 Mbps(Canal 20 MHz)

< 75 Mbps20 MHz

< 75 Mbps20 MHz

<15 Mbps(5 MHz )

< 2.4M/153kbps downlink/uplink

< 14.4M/2 Mbps (downlink/uplink)

Estándar

Estándar Global,Terminales muy económicos

No estándarCostoso

Estándar con diferentes perfiles, WiMax

Estándar aprobado en 2005 con diferentes perfiles, WiMax

Estándar maduro, terminales muy económicos

Estándar maduro, terminales económicos

Comparación de tecnologías inalámbricas


WWAN<15 km

802.20 (propùesto)

Estándares IEEE para Tecnología Inalámbrica

Source: International Telecommunications Union, “Birth of Broadband”, September 2003

MAN<5 km

70 Mbit/s

802.16a/e

WiMAX

WLAN<100 m

11-54 Mbit/s

802.11a/b, e, g

Wi-Fi®

PAN<10 m

~1 Mbit/s

802.15.1 (Bluetooth)

802.15.3 (UWB) *

802.15.4 (ZigBee)**

* UWB: 500 Mbit/s** ZigBee: 250 kb/s


CDMA 1X+EV-DO+WLAN NetworkCDMA 1X+EV-DO+WLAN Network

1x seamless coverage

Seamless coveragein modern Urban

EV-DO < 10Km

Urban

CDMA 1X > 30Km

Suburb / rural

WLAN: Hotel

WLAN: OfficeWiMAX < 2Km

WLAN: Airport

Dense Populated Area

• WiMAX provide high speed data access to high density cities

• WLAN hotspot indoor coverage

• CDMA EV-DO provide mobile and low speed data services to the city

zone

• CDMA 1X provide coverage

• Unified core network ， unified network management ， unified AAA

WLAN < 100m


Estándares Inalámbricos

PANPersonal Area Network

LANLocal Area Network

MANMetropolitan Area Network

WANWide Area Network

802.15

802.11

802.16d

802.20

802.16e

802.16a

HiperPAN

HiperLAN

HiperMAN

HiperACCESS

GSMUMTS

BluetoothZigBeeUWB


Estándares IEEE

802.16 10 - 66 GHz, punto a puntoLínea de vista,

802.16a Extensión a 2-11 GHz, NLOS(Non line of sight), Punto a Multipunto

802.16d Actualización de 802.16 y 802.16aPerfiles

802.16e Extensión para movilidad y roaming

802.21 Handoff independiente del medio ( 802.3, 802.15, 802.11, 802.16 )

802.20 Mobile Broadband Wireless Access MBWA– Compite con tecnologías celulares– Velocidades hasta 250 km/h– Aún sin aprobar


Estándares 802.16

802.16 802.16d 802.16e

Línea de vista Casi línea de vista (NLOS)

Casi línea de vista (NLOS)

10 – 66 GHz 2 – 11 GHz 2 – 6 GHz

32 – 134 Mbps 75 Mbps 15 Mbps

2 – 5 kilómetros 5 – 8 km

Máx. 50 km

2 – 5 km

Fijo Fijo Movilidad metropolitana,

Roaming


Compar. 802.11 802.16

Rango Optimizado para 100m Hasta 50 km

Bandas de frecuencia

Sin licencia, canales fijos de 20 MHz

Con o sin licencia,

Canales de ancho variable

Eficiencia espectral

2,7 bps / Hz 5 bps / Hz

Acceso al Medio

CSMA/CA (Aleatorio)

TDD

Por solicitud (determinístico)

TDD o FDD

Calidad de Servicio

Pendiente con el estándar 802.11 e

Cuatro tipos de QoS, buen soporte para voz y video interactivo

Seguridad Limitada, WEP, WAP Mejorada, 3DES, AES

Escalabilidad Reducción geométrica del rendimiento versus número de usuarios

Soporte de cientos de usuarios por canal RF


Ejemplo de 802.20: Flash OFDM de Flarion

Arquitectura distribuida totalmente IP Soporta QoS Utiliza dos canales apareados de 1,25 MHz Picos de 3,2 Mb/s DL, 900 kb/s UL Latencia de 50 ms 31 conversaciones VoIP simultáneas, 126 usuarios

de datos 250 km/h, handoff (traspaso) continuo de voz y

datos


HAP


HAP: High Altitude Platform

La UIT a adjudicado 600 MHz @47/48 GHz para el servicio HAP (compartido con satélites)

También permite su uso para aplicaciones 3G en 2 GHz Alturas entre 17 y 22 km, 120 Mb/s Especialmente útiles para aplicaciones móviles Puede utilizar también enlaces ópticos Pueden basarse en energía solar para propulsión


Antenas Inteligentes (Smart)

Captura copias múltiples de la señal recibida Tramas de 10 ms de duración Desecha las tramas corrompidas Usa las coordenadas de cada trama para su

alineación a fin de formar una señal más nítida


Software Defined Radio

Dispositivo en el cual parámetros como la banda de frecuencia, tipo de modulación, máxima potencia de salida, y método de acceso al medio pueden ser alterados mediante cambios en el software sin hacer cambios en el hardware


RADIO COGNITIVO (Cognitive Radio)

RADIO que detecta el ambiente en el que está ubicado y automáticamente se adapta a ese ambiente haciendo uso del espectro y las tecnologías doisponibles disponibles,


SDR / COGNITIVE RADIO Capacidades y procesos

1. Usar ranuras de tiempo vacías

2. Variar el nivel de las señales

3. Aplicar codificación especial

4. Procesamiento digital

5. Enrutamiento variado

6. Antenas adaptativas

7. Compartir recursos mediante negociación o involuntariamente

8. Usar espectro vacío


4G: 100Mb/s en movimiento, 1 Gb/s estacionario, Todo IP

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