REDES Y TELECOMUNICACIONES
Trabajo 2: LMDS
Subtema: Estudios de
factibilidad técnica para la instalación de LMDS
LMDS aparece
como una prometedora tecnología de gran valor estratégico en el marco de las
comunicaciones inalámbricas de banda ancha . Su
importancia se debe fundamentalmente a tres razones .
En primer lugar, los sistemas LMDS se pueden desplegar e instalar muy
rápidamente en comparación con las tecnologías homólogas basadas en cable e
incluso con relación a sus homólogas inalámbricas .
Además, estos sistemas pueden ser ampliados muy fácilmente con un nivel de
riesgo realmente bajo, gracias a la naturaleza intrínsecamente modular de su arquitectura . En segundo lugar, LMDS permite el acceso a
Internet de alta velocidad, tanto para el sector residencial como para el
empresarial, gracias a las técnicas digitales que se han incorporado recientemente . Finalmente, esta tecnología presenta un
importante potencial como tecnología de acceso (
especialmente compatible con las redes de fibra óptica ) para nuevos
operadores que no dispongan de grandes recursos financieros, así como para los
CLEC ( Competitive Local Exchange Carrier
) .
Factores
clave deFactibilidad técnica del sistema LMDS:
A la hora de
realizar la planificación y despliegue de un sistema inalámbrico punto a
multipunto existen varios factores que deben tenerse en cuenta: zona geográfica
y orografía del terreno, densidad de abonados y consumo de tráfico, calidad de
servicio requerida, balance de potencias del enlace radio, tamaño y número de
celdas, emplazamiento de estaciones base, reutilización de frecuencias, coste
del sistema, etc
Hasta hace
pocos años, se creía que las frecuencias tan altas utilizadas en LMDS no
permitirían ofrecer de forma viable un servicio masivo. La razón principal que
se alegaba al respecto era la atenuación debida a la lluvia, y las altas
potencias de emisión necesarias en consecuencia para lograr un cierto alcance
de la señal, lo que haría inviable económicamente utilizar estas frecuencias
como soporte de un servicio a la población en general, dada la dificultad/coste
de emitir y recibir con la calidad adecuada la potencia de señal necesaria.Sin embargo, el LMDS ha conseguido superar estas
dificultades, fundamentalmente en la banda de 28 GHz,
como demuestran desde hace varios años los sistemas en operación comercial
existentes, entre los que destacan los de CellularVision
en la ciudad de Nueva York y en 40 GHz, Philips (en pilotos experimentables). Las principales claves técnicas del
sistema son tres: el teorema de Shannon de equivalencia
entre ancho de banda y potencia, la recepción de haces muy estrechos y con
polarización estable, y la reutilización de frecuencias.
En LMDS, cuando
se establece una transmisión, esa "llamada" no puede transferirse
desde una célula a otra como ocurre en el caso de la telefonía celular
convencional; es por lo que LMDS se inscribe en el contexto de las
comunicaciones fijas . En definitiva, el sistema LMDS
se puede contemplar, desde un punto de vista global, como un conjunto de
estaciones base ( también conocidas como hubs )
interconectadas entre sí y emplazamientos de usuario, donde las señales son de
alta frecuencia ( en la banda Ka ) y donde el transporte de esas señales tiene
lugar en los dos sentidos ( two-way
) desde/hacia un único punto ( el hub ) hacia/desde
múltiples puntos ( los emplazamientos de usuario ) , en base siempre a
distancias cortas . En consecuencia, se puede decir que LMDS es celular debido
a su propia filosofía; en efecto, la distancia entre el hub
y el emplazamiento de usuario viene limitada por la elevada frecuencia de la
señal y por la estructura punto-multipunto, lo cual genera de forma automática
una estructura basada en células . En la banda Ka . El carácter
innovador fundamental de la tecnología LMDS consiste en que trabaja en el
margen superior del espectro electromagnético, en la banda Ka de 28 GHz, concretamente en el intervalo 27,5 GHz-29,5GHz,
y en la banda de 31 GHz utilizada habitualmente para
control de tráfico y vigilancia metereológica,
concretamente en el intervalo 31,0 GHz-31,3 GHz .
En la banda Ka . El carácter innovador fundamental de la tecnología LMDS
consiste en que trabaja en el margen superior del espectro electromagnético, en
la banda Ka de 28 GHz, concretamente en el intervalo
27,5 GHz-29,5GHz, y en la banda de 31 GHz utilizada habitualmente para control de tráfico y
vigilancia metereológica, concretamente en el
intervalo 31,0 GHz-31,3 GHz
.
Debido a que las moléculas
de agua afectan al comportamiento de las señales de frecuencia elevada en
términos de transferencia de parte de la energía de la señal a la molécula de
agua, lo que produce un efecto de degradación de la señal conocido como "rain fade", la lluvia
constituye en principio un problema para LMDS ya que provoca la pérdida de la
potencia de las señales . Esto se soluciona
básicamente aumentando la potencia de transmisión, reduciendo el tamaño de la
célula o mediante ambos métodos a la vez . En el
primer caso se utilizan normalmente sistemas de potencia variable que,
asociados a equipos de detección de lluvia, aumentan la potencia de transmisión
de forma automática cuando se produce la lluvia; cuando la optimización en la
variación de potencia no resulta suficiente, se disminuye el tamaño de la
célula para conseguir más potencia . De hecho, en células con radio menor de
La comunicación
en LMDS se establece de acuerdo con el concepto de radiodifusión ( en este aspecto aparece como una tecnología similar a MMDS
o Multichannel Multipoint Distribution System ) , en concreto punto-multipunto donde las señales
viajan desde o hacia la estación central hacia o desde los diferentes puntos de
recepción ( hogares y oficinas ) diseminados por toda la célula . La
particularidad aparece aquí, como se puede observar en la aseveración anterior,
en que la comunicación se puede establecer en los dos sentidos simultáneamente ( two-way
) desde la estación central a los diferentes puntos de emplazamiento de usuario
y viceversa . Esto es posible gracias a la tecnología digital, que ha sido en
realidad lo que ha conferido toda la importante potencia tecnológica y
estratégica que presenta los sistemas LMDS actuales, a los que se ha dado en
llamar LMDS de segunda generación para distinguirlos de los primeros
desarrollos que utilizaban tecnología analógica y un esquema de modulación FM .
Viabilidad tecnológica
. A grandes
rasgos, entre los elementos técnicos fundamentales necesarios para evaluar la
viabilidad de un proyecto LMDS se encuentra el número de usuarios/abonados, que
a su vez aparece como una función del tamaño de la célula, de la densidad de
células y de la potencia de la estación base .
Paralelamente, el tamaño de la célula se establece en función de las zonas de
sombra, condiciones meteorológicas relativas a lluvia, nivel de solapamiento de
las células y tecnología utilizada en los equipos
Básicamente, la
infraestructura asociada a LMDS consiste en el segmento de la estación base o hub y el segmento de usuario .
Este último está conformado por una serie de antenas/transceivers
de baja potencia situadas en cada emplazamiento de usuario; en cada hogar para
el caso residencial y en cada oficina/emplazamiento industrial para el caso de negocios . El tamaño de estas antenas, que se pueden
instalar en tan sólo dos horas, es muy pequeño . Las
antenas reciben las señales emitidas por la estación base/hub
al mismo tiempo que emiten señales hacia esa estación base/hub . Mediante un down-converter la señal en la
banda de 28 GHz se pasa a una frecuencia intermedia
IF ( Intermediate Frequency ) para que la señal sea compatible con los
equipos del usuario; recíprocamente, mediante un up-converter,
esta señal de frecuencia intermedia se convierte en una señal de frecuencia en
28 GHz para generar la transmisión desde el
emplazamiento de usuario hacia el hub . El segmento
de usuario comprende también el set-top-box, basado tradicionalmente en tecnología analógica,
aunque se está trabajando activamente en incorporar tecnología digital, con lo
cual se mejora considerablemente la recepción de señales de vídeo en formato
MPEG-2 .
Otras partes
del segmento de usuario son una serie de interfaces para implementar la
integración en el marco del sistema de comunicaciones del usuario, y equipos
para realizar la interconexión con la WAN ( Wide Area
Network ) –como enlaces con la central telefónica
para generar líneas telefónicas y/o cabeceras ( headend
) de televisión por cable–, una interfaz Ethernet para conectar ordenadores y equipos asociados y
una interfaz de red para controlar la interacción entre los diferentes equipos
informáticos y de comunicaciones . En concreto, esta interfaz de red, conocida
como NIU ( Network Interface Unit ) , constituye una
interfaz estandarizada para todos los equipos existentes en el emplazamiento de
usuario, como, por ejemplo, PBX o multiplexadores de
acceso integrado .
A modo de
resumen y en términos muy generales, en el segmento de usuario la antena capta
la señal emitida por el hub y la unidad de interfaz
de red la convierte en voz, vídeo y datos, y la distribuye por todos los cables
existentes en la planta del edificio . El segmento de
la estación base está formado por la propia estación omnidireccional
o sectorizada, que se sitúa sobre estructuras o edificios ya existentes o sobre
torres de transmisión de una altura determinada para poder disminuir al máximo
las zonas de sombra . La antena sectorizada permite
reutilizar frecuencias, lo cual produce un notable incremento de la capacidad
global del sistema, en particular, en lo que concierne a la generación de
servicios en dos sentidos .
Modo de funcionamiento. Su modo de funcionamiento se basa en
dividir el diagrama de radiación de la antena en sectores, de forma que se
puedan crear diferentes nodos de área de servicio .
Así, si se dispone de un determinado margen de frecuencias X en la antena para
cubrir una zona en la que se encuentran Y abonados, según el principio de
sectorización de la antena, esta zona se podría dividir en, por ejemplo, Z
sectores, de modo que cada uno de ellos, donde habría Y/Z abonados, utilizaría
la frecuencia X completa para su propio servicio, con lo cual se obtiene una
multiplicación de la capacidad del sistema en términos del número de abonados
al que se puede dar servicio, al mismo tiempo que cada sector presenta un
conjunto de servicios previamente determinado . Este tipo de antenas aparece
habitualmente en el ámbito de las comunicaciones celulares .
En LMDS la
sectorización se realiza en cuadrantes, normalmente utilizando polaridades
alternadas horizontal y vertical en cada sector . Esta
diversidad en la polarización permite optimizar la reutilización de frecuencia;
en el caso de 4 sectores se obtiene una ventaja de 4:1 con respecto a otros
sistemas que no emplean técnicas de reutilización de frecuencia, lo cual
proporciona una importante ventaja competitiva en términos de costes . Los niveles de reutilización del espectro obtenidos
se acercan al cien por cien .
|
Tamaño del archivo |
Dial-up 48 Kbps |
ADSL 256 Kbps |
LMDS 8 Mbps |
|
2 Megabytes |
7 mins. |
1.3 mins. |
3 seg. |
|
10 |
35 mins. |
6.5 mins. |
13 seg. |
|
140 |
8.1 horas |
1.5 horas |
3 mins. |
Gráfica 1: Comparación
con otras tecnologías
Infografía:
1.- Comunicaciones
Inalámbricas de Banda Ancha LMDS (Local Multipoint Distribution Service)
http://www.ilustrados.com/publicaciones/EpyVyypFEZoYyADxDt.php
2.- Banda Ancha para
Empresas
http://lmds.donde-es.net/lmds/
3.- Servicio de
Telecomunicaciones
http://www.e-advento.com/catalogo/
4.-
Lmds Acceso de banda ancha a Internet vía Radio
http://www.domotica.net/Lmds.htm
5.- Niveles de exposición a campos electromagnéticos
http://www.jcyl.es/jcyl-client/jcyl/cs/dgspc/tkContent?idContent=3626