REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

UNIVERSIDAD YACAMBÚ

COORDINACIÓN DE POSTGRADOS VIRTUALES

CATEDRA REDES Y TELECOMUNICACIONES

BARQUISIMETO ESTADO LARA

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN LOCAL MULTIPUNTO (LMDS)

Alumnos: Julio Martínez

C.I:V-9.941.477

Héctor Caraucán

C.I:V-10.065.622

Valencia, Octubre de 2001

INTRODUCCIÓN

El LMDS (Local Multipoint Distribution System ) es un sistema de comunicación punto a multipunto vía radio que utiliza un gran ancho de banda y que puede ofrecer muchos servicios simultáneamente: Televisión (analógica, digital, PPV), Telefonía, servicios interactivos, acceso a Internet, etc.

El sistema trabaja en alta frecuencia, 28 0 40 GHz, donde existen ventanas espectrales de atenuación mínima de unos 2 GHz. El sistema está compuesto de células de entre 3 y 9 kilómetros de radio. De esta forma se soluciona el problema de transmitir a estas frecuencias tan altas(ya que a estas frecuencias la atenuación es muy elevada)y además se reutiliza el espectro de forma eficiente teniendo más de 1 GHz de ancho de banda en cada célula. En las frecuencias de 28 y 40 GHz siempre se ha pensado que no se podían montar sistemas de comunicaciones útiles pero debido a los avances de la tecnología el LMDS a dejado atrás esa creencia. Como consecuencia directa de trabajar con la frecuencia más elevada del espectro, LMDS requiere la existencia de visión directa entre la estación base y la antena receptora para que la señal no sufra reflexiones. Esta exigencia genera inevitablemente la aparición de zonas de sombra hasta el extremo de que en una zona urbana la sombra puede llegar a afectar a un 40 por ciento de los usuarios que existen en una célula. Para tratar de optimizar la solución a este problema se utilizan estrategias basadas en el solapamiento de células, de forma que las zonas resultantes de la intersección de esas células pueda tener acceso a más de una estación base y así disminuir la probabilidad de que no haya visión directa. De esta forma se estima que en torno a un 85-90 por ciento de los usuarios pueden recibir y emitir sin problemas. Otros métodos para tratar de disminuir el nivel de sombra en una determinada zona con un menor coste se basan en la utilización de reflectores y amplificadores.

Debido a la elevada absorción de energía de las gotas de agua a estas frecuencias, 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. La nieve o el hielo, no introducen ningún tipo de deterioro en la señal.

Las ventajas de utilizar estas frecuencias son el ancho de banda disponible (2 GHz Aproximadamente) y las dimensiones de las antenas (que podría ser de 16 * 16 cm).

DESARROLLO

ORIGENES DEL LMDS

Bernard Bossard está reconocido como el padre del LMDS. Bossard trabajó con microondas para el ejercito de los EE.UU. Y fue en 1986 cuando se le ocurrió diseñar un sistema de distribución de vídeo punto a multipunto, pero no lo enfocó con tecnología de baja frecuencia y alta potencia sino todo lo contrario: alta frecuencia y baja potencia en distancias cortas. Bossard formó la empresa “CellularVision” que da servicio en Nueva York. El primer desarrollo comercial de CellularVisión, basado en tecnología analógica apareció en 1991. Se trataba de una red experimental inalámbrica de televisión por cable para la ciudad de Nueva York, concretamente en Brighton Beach, para que la FCC (Federal Communications Commission) concedió una licencia especial. Más tarde, en 1993, firmas tecnológicas como Bell Atlantic y Phillips Electronics y financieras como J.P. Morgan invirtieron en torno a 43 millones de dólares en CellularVision. Hoy fuentes de la compañía afirman estar proporcionando servicios LMDS en Nueva York a aproximadamente 12.000 abonados que reciben servicios de TV multicanal y acceso a Internet de alta velocidad.

LMDS

El sistema de Distribución Local Multipunto (LMDS) es un sistema de comunicación punto – multipunto inalámbrico para transmisión sobre banda ancha permite transmitir servicios de Voz, Datos, Internet y Vídeo en las frecuencias de los 24 GHz en adelante (Dependiendo de la licencia del país).

Figura 1

El acrónimo LMDS es derivado de:

L (Local): Denota que las características de propagación de las señales en este rango de frecuencia delimita el área potencial de cobertura de una sola celda. El rango de un transmisor LMDS es aproximadamente 5 millas, según pruebas realizadas en áreas metropolitanas.

M (Multipunto): Indica que las señales son transmitidas según un método punto – multipunto; el enlace inalámbrico entre el suscriptor y la estación es una transmisión punto a punto.

D (Distribución): Se refiere a la distribución de las señales, las cuales pueden ser tráfico simultáneo de voz, datos, Internet y vídeo.

S (Servicio): Indica la naturaleza del suscriptor en la relación entre el operador y el consumidor; los servicios ofrecidos en una red LMDS dependen completamente del tipo de negocio del operador.

BANDA DE OPERACIÓN

Como resultado de las características de propagación de las señales en este rango de frecuencias, los sistemas LMDS utilizan arquitectura de red basada en celdas, por lo cual los servicios proveídos son fijos y no móviles. En los Estados Unidos, un ancho de banda de 1.3 MHz (27.5 B 28.35 GHz, 29.1 B 29.25 GHz, 31.075 B 31.225 GHz, 31 B 31.075 GHz y 31.225 B 31.3 GHz) han sido reservado para transmitir servicios de banda ancha punto a punto o punto – multipunto basado en LMDS, tanto para consumidores comerciales como residenciales.

· Frecuencias desde 18 hasta 42 GHz.

Venezuela	24, 25, 26, 28 y 29 GHz
EE.UU.	24, 28 y 31 GHz
Canadá	26 – 28 GHz
Europa	28 y 42 GHz

Bandas adjudicadas a Genesis:

· 24.250 – 24.550 GHz

· 25.050 – 25.350 GHz

TOPOLOGÍA DE LA RED

En el diseño de sistema LMDS son posibles varias arquitecturas de red distintas. La mayoría de los operadores de sistemas utilizarán diseños de acceso inalámbrica punto – multipunto, a pesar de que se pueden proveer sistemas punto a punto y sistemas de distribución de TV con el sistema LMDS. Es de esperarse que los servicios del sistema LMDS sean una combinación de voz, datos y vídeo. La arquitectura de red LMDS consiste principalmente de cuatro partes: Centro de operaciones de la red (NOC), infraestructura de fibra óptica, estación base y equipo del cliente (CPE).

Figura 2. Topología de la Red LMDS con infraestructura de fibra

Figura 3. Topología de la Red LMDS entre suscriptor y la Red de servicio

El centro de operaciones de laRed (Network Operation Center - NOC) contiene el equipo del sistema de administración de la red (Network Management System - NMS) que está encargado de administrar amplias regiones de la red del consumidor. Se pueden interconectar varios NOC´s. La infraestructura basada en fibra óptica, típicamente consiste de Redes Ópticas Síncronas (SONET), señales ópticas OC-12, OC-3 y enlaces DS-3, equipos de oficina central (CO), Sistemas de Conmutación ATM e IP, y conexiones con la Internet y la Red Telefónica Pública (PSTNs).

En la estación base es donde se realiza la conversión de la infraestructura de fibra a la infraestructura inalámbrica. Los equipos que permiten la conversión incluyen la interfaz de red para la terminación de la fibra, funciones de modulación y demodulación, equipos de transmisión y recepción de microondas ubicados típicamente en techos o postes. Entre sus características se encuentra la conmutación local que puede no estar presente en diferentes diseños. Si la conmutación local se encuentra presente, los consumidores conectados a la estación base puede comunicarse entre sí sin tener que entrar en la infraestructura de fibra óptica. De esta manera, la administración del canal de acceso, registro y autenticación ocurre localmente en la estación base.

La arquitectura estación base alternativa simplemente provee enlace a la infraestructura de fibra óptica. Todo el tráfico dentro de la infraestructura de fibra debe terminar en switches ATM o equipos de oficina central. Bajo este escenario, si dos consumidores conectados a una misma estación base desean comunicarse entre ellos, la comunicación se lleva a cabo en una zona centralizada. Las funciones de autenticación, registro y administración de tráfico se realizan centralizadamente.

Las configuraciones del equipo especial del cliente varían entre vendedor y vendedor y dependen de las necesidades del cliente. Principalmente, toda configuración incluye equipo microondas externo y equipo digital interno capaz de proveer modulación demodulación, control y funcionalidad de la interfaz del equipo especial del cliente. El equipo del cliente puede añadirse a la red utilizando métodos de división de tiempo (TDMA), división de frecuencia (FDMA) o división de código (CDMA).

ASPECTO TÉCNICO

Diseño de las celdas

Durante la planificación de celdas para una red LMDS, hay que tomar en cuenta los siguientes atributos:

· Penetración de suscriptores: El desempeño del sistema de distribución se mide con la penetración de los suscriptores, el cual es el porcentaje de suscriptores que poseen suficiente nivel de señal para lograr una excelente calidad de servicio.

· Calidad de servicio (QoS): La calidad del servicio se encuentra afectada por varios factores como por ejemplo: La obstrucción del camino de transmisión, el solapamiento de celdas (15 % es normal) y redundancia del sistema.

· Presupuesto de enlace: El presupuesto del enlace es utilizado para estimar la máxima distancia a la que un suscriptor puede estar localizado de una celda teniendo aún aceptables niveles de confiabilidad del servicio. El presupuesto contabiliza todas las pérdidas y ganancias del sistema a través de varios tipos de equipos. El presupuesto del enlace analiza varios parámetros de la red, incluyendo radios portadoras-a-ruido.

· Selección del tamaño de la celda: El tamaño máximo de celda para servir un área esta relacionado al nivel de confiabilidad deseado obtenido a partir del presupuesto del enlace. El tamaño de la celda puede variar dentro del área de cobertura debido al tipo de la antena, su altura y pérdida de señal. Los anteriores efectos guardan relación con el tipo de área de cobertura por ejemplo urbano, suburbano o cobertura de baja densidad. La selección del tamaño de la celda afecta el costo capital total para la cobertura del área requerida.

· Modelo capital-costo: El modelo capital-costo es utilizado para estimar los requerimientos de capital de la red.

Optimización de reuso de frecuencia

Las siguientes técnicas son utilizadas para optimizar el reuso de frecuencia enredes LMDS:

· Minimización de múltiples caminos y cruce de polarización utilizando antenas altamente direccionales y posicionándolas a grandes alturas.

· Maximización de la direccionalidad de las antenas de las celdas a través de la sectorización del sistema de distribución; el equipo microondas de la celda es generalmente configurado con múltiples sectores, antenas, transmisores y receptores. Una configuración típica es una celda con cuatro sectores utilizando antenas de 90 grados de amplitud de rayo para proveer servicios al conjunto de suscriptores. Cada una de estas antenas sectorizadas (transmisores y receptores) puede soportar el ancho de banda total del espectro reservado.

· Maximización del aislamiento entre sectores adyacentes a través de polarización; polarización horizontal (H) y vertical (V) puede ser empleada a lo largo del sistema según un patrón alternado entre los sectores.

VENTAJAS

· Bajos Costos de Introducción y desarrollo.

· Infraestructura escalable basado en la demanda, cobertura y concentración de edificios.

· Bajos costos de mantenimiento, manejo y operación del sistema.

· Crecimiento de la red más rápido y fácil.

· Tiempo de retorno de inversión más rápido gracias a la rápida respuesta a las oportunidades de mercado.

· Habilidad para manejar múltiples puntos de acceso de alta capacidad, con tiempos de instalación reducido sin la preocupación de obtener los derechos de instalar cableados externos.

· Velocidad de acceso de hasta 8 Mbps.

· Redistribución del ancho de banda entre clientes a tiempo real.

· Plataforma multiservicios.

· Alta confiabilidad.

· Simetría o asimetría.

DESVENTAJAS

· Necesidad de línea de vista.

· Alcance limitado.

· Tecnología nueva.

APLICACIONES

· TV multicanal por subscripción.

· Interconectividad de redes LAN.