INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

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1 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTRICA UNIDAD CULHUACAN TESINA Seminario de Titulación: Las tecnologías aplicadas a las redes de computadoras DES/ESIME-CUL/ /05/08 APLICACIONES DE TECNOLOGÍA WI-MAX A LA ZONA RURAL DE SAN ANDRES HIDALGO, OAXACA. Que como prueba escrita de su examen Profesional para obtener el Título de: Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica Presenta: CASILLAS PLIEGO CARLOS ALBERTO. GUERRERO CARRERA DOMINGO. RUIZ GUALITO ADRÍAN. VALENCIA VALENCIA RUBÉN. México D.F. Enero 2009

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3 A Dios Por permitirme la vida y trazar un camino con libre albedrío. A Mayo Agradezco la vida en amor, protección, comprensión, fortaleza de responsabilidad y empuje al realismo de mi madre. A Arturo y Gil Por su incondicional apoyo de toda la vida. A mi Tesoro El amor de mi vida, que sin ti no hubiera sido posible llegar hasta donde estoy. A mis hijas Mis motores de vida y esperanza, FER, VALE, SOFI Y BARBY. Si yo tuve la suerte de alcanzar algo, esto se debe sólo a que me apoyé en hombros de gigante. ING. CARLOS A. CASILLAS Doy gracias a Dios el haberme permitido trazar la ruta del éxito en mi vida, a la gente que siempre me apoyaron en este trayecto, a los profesores que siempre me brindaron sus palabras de aliento, sus enseñanzas, experiencias y conocimientos, a mis padres que siempre creyeron en mí, realmente momento como este nuca más habrá otra oportunidad, a mis hermanas que para ellas soy un gran ejemplo para sus hijos y para ellas mismas, en donde ellas han estado conmigo en las buenas y en las malas, principalmente a la familia Jiménez Dávila que siempre me tendieron la mano, el cuál esta familia me inculcaron los valores y principios de un buen ser humano, simplemente honradez y honestidad son los conceptos que siempre van conmigo, me enorgullece de la institución el cuál soy egresado politécnico de corazón, me siento feliz, esto es de campesino a profesionista ha sido la ruta de mi vida. Una bella historia que nunca olvidaré, mi frase favorita nada es imposible, todo es posible cuando se tiene voluntad, perseverancia son los cimientos de un algo, algo que se produzca, coseche y la satisfacción es inmensa. Este proyecto es dedicado a la gente el cuál conviví desde niño y que aún lo sigo haciendo, quiero compartir mis conocimientos y así mismo brindarle solución para satisfacer sus necesidades y la mejora de calidad de vida. Muchas Gracias. Guerrero Carrera Domingo.

4 Antes que todo quiero dedicarle este proyecto de tesina y con ello el nuevo camino que inicio como Ingeniero a los pilares de mi existencia. A mis padres por su cariño, comprensión y apoyo sin condiciones ni medida. Gracias por guiarme y cultivar en mí el deseo de superación, por ser mis ejemplos a seguir y mostrarme que nada es imposible. A mis hermanas; Rosa Maria, Miriam Guadalupe y Rubi Isabel, por permitirme ser su amigo y enseñarme a confiarme en los demás, por el amor que me han brindado, por las experiencias y aventuras que hemos y seguiremos compartiendo. A la memoria de hijo José Julián por ser la luz angelical que me guía cuando el camino esta lleno de confusión y oscuridad. Por permitirme llegar hasta este momento tan importante en mi vida. Gracias Familia los amo, siempre los llevo conmigo. Gracias a todos mis compañeros y amigos que compartieron tantas experiencias, aventuras, desveladas, sueños, metas y sobre todo por haber dejado una huella en mí ser que me ha permitido crecer como ser humano. Gracias a todos mis profesores que participaron en mi formación académica, sin su ayuda, paciencia y conocimientos no estaría en donde me encuentro ahora. Gracias a mi alma máter el Instituto Politécnico Nacional por inculcar en mi su lema como forma de vida La técnica al Servicio de la Patria. Ruiz Gualito Adrían. Agradecimiento infinito a mis padres Domingo Valencia Martínez y Amalia Valencia Guzmán por ese apoyo incondicional e incuantificable para lograr este proyecto de vida que sin duda alguna es la mejor herencia que recibo. Gracias por sus enseñanzas de máximo esfuerzo, perseverancia y lucha constante para alcanzar objetivos pese a cualquier circunstancia adversa, pero sobretodo gracias por ser mis padres; que al darme la vida esta consigo me regala este momento de plenitud y realización que estoy seguro será uno de los mas conmemorables que dedico y comparto con ustedes gente que me quiere y disfruta igual que yo este éxito. Ing. Rubén Valencia Valencia

5 ÍNDICE INTRODUCCIÓN Pág. 1 OBJETIVO JUSTIFICACIÓN CAPÍTULO I. FUNDAMENTOS DE WIMAX Pág Introducción a WiMax 1.2 Características de WiMax Bandas con licencia: 2.5 y 3.5GHz Banda Exenta de licencia: 5GHz Beneficios de bandas con licencias y exentas de licencias Soluciones con licencia: Ventajas y Usos Soluciones exentas de licencia: Ventajas y Usos 1.3 Estándares de WiMax IEEE para banda ancha inalámbrica Evolución de los estándares de la familia IEEE a d WiMax 1.4 Comparativa con WiMax-WiFi WiFi WiMax CAPÍTULO II. ENTORNO WIMAX Pág Tasas de transmisión de datos 2.2 WiMax Tasas de servicios 2.3 Área de cobertura 2.4 Canal de carga 2.5 Tipos de conexiones 2.6 Bandas de frecuencia 2.7 Direccionamiento 2.8 Protocolo de Acceso de Control al Medio de Unidades de Datos (MAC PDUs) 2.9 Paquetes de radio (ráfagas) 2.10 Descriptores de canal 2.11 Codificación del canal Corrección de errores de codificación Intercalación Aleatorización 2.12 Radio propagación Línea de visión Línea de visión indirecta 2.13 Transmisión dúplex 2.14 Recorrer (alineación dinámica de tiempo) 2.15 Selección dinámica de frecuencias (DFS)

6 2.16 Control de potencia RF 2.17 Informes sobre las mediciones del canal Eliminación de Cabecera por medio de una Carga Útil (PHS) Subnivel de Convergencia (CS) 2.18 Topología de la red Punto a punto (PTP) Punto a multipunto (PMP) Red en malla (Mesh) 2.19 Sub Canalización (sub-portadora) 2.20 Política de retransmisión Repetición selectiva (SR) Petición de Repetición Automática Hibrida (HARQ) 2.21 Canal físico de RF Variantes WiMax MAN Inalámbricas-SCTM MAN Inalámbricas-SCaTM MAN Inalámbricas-OFDMTM MAN Inalámbricas-OFDMA 2.22 Redes inalámbricas HUMANTM Canales lógicos Identificador de conexión (CID) Identificador de flujo de servicio (SFID) 2.23 Capas del protocolo WiMax Capa de convergencia MAC Capa MAC Capa de privacidad MAC Capa física CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DESARROLLO DE PROYECTO EN UN SISTEMA WiMaX Pág. 48 Introducción 3.1 Estación base de WiMax Mecanismos de control en la transmisión y recepción 3.2 Sincronización Sincronización de red Rango Requerimiento de ancho de banda Selección de parámetros Transmisión con contención total Transmisión con contención focalizada Control de potencia Mediciones de calidad de canal 3.3 Requerimientos del transmisor Control de nivel de potencia de transmisión Aplanamiento espectral de transmisión Error de constelación de transmisión y método de ensayo

7 3.3.4 Ancho de banda de canal de transmisión y frecuencias portadoras de RF 3.4 Requerimientos del receptor Sensibilidad del receptor Rechazo de canal adyacente y alternado en el receptor Requerimientos de frecuencia y timing 3.5 Componentes de las estaciones base Infraestructura de la estación base Equipo WiMax de la estación base Conexión de la red de retorno (backhaul) de la estación base 3.6 Productos certificados WiMax para la estación base Solución alvarion (802.16a, d y e) 3.7 Estructura del equipamiento de la estación base Estación base modular Unidad de procesamiento de la red (NPU) Unidades de acceso interiores/exteriores Unidad para la conexión al sistema de potencia Unidad de suministro de energía (SPU) Unidad de ventilación 3.8 Equipamiento para los abonados o llamado CPE s BreezeMAX CPEs BreezeMAX PRO-S CPEs Sistema de gestión AlvariSTAR 3.9 Solución Siemens Estación base SkyMAx Unidades de suscriptor Sistema de gestión 3.10 Solución Airspan MacroMAXe MacroMAXd Unidades de suscriptor Sistema de gestión Otros productos de Airspan CAPÍTULO IV. SIMULACIÓN Pág Introducción a Radio Mobile 4.2 Obtención de mapa y elevación 4.3 Configuración de mapas 4.4 Mapa de elevaciones 4.5 Superposición de mapas 4.6 Creando la red de trabajo 4.7 Definición de sistemas 4.8 Posicionamiento de unidades 4.9 Asociación de las unidades a la red 4.10 Guardar el proyecto 4.11 Enlaces de radio

8 CONCLUSIONES Pág. 97 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Pág. 99 APÉNDICES Pág. 100 GLOSARIO DE TÉRMINOS Pág. 115

9 INTRODUCCIÓN OBJETIVO Proporcionar el sistema de telecomunicaciones con la tecnología más eficiente, flexible en costo, con la facilidad de acceso para que las comunidades marginadas y alejadas de zonas urbanas cuenten con un medio de comunicaciones como en el caso particular de San Andrés Hidalgo, Estado de Oaxaca. JUSTIFICACIÓN I).- En el profundo rezago tecnológico en el cuál se encuentra la comunidad de San Andrés Hidalgo, del Estado de Oaxaca, aunado al escaso interés del gobierno Estatal y Municipal, surge la idea de implementar un medio de comunicación de bajo costo y fácil acceso, no sólo para el sector educativo sino para comunidad en general. II).- En el mundo de las comunicaciones los usuarios están cambiando sus preferencias hacia el uso de la Internet, y por ello que los contenidos de muchas empresas, gobiernos, instituciones y/o personas se encuentran en la red. Desafortunadamente existen zonas geográficas donde el acceso a la información es deficiente debido a los altos costos que significa la implementación de las tecnologías convencionales de comunicación. III).- La implementación de un sistema de comunicación que pueda proveer los servicios de Internet, telefonía, radio y/o televisión, es necesario construir una estación terrena para radiar la información mediante microondas utilizando la tecnología Wi-Max. IV).- La tecnología WiMAX será la base de las Redes Metropolitanas Inalámbricas de banda ancha, servirá de apoyo para facilitar las conexiones en zonas rurales, y se utilizará en el mundo empresarial para implementar las comunicaciones internas. Además, su demanda supondrá el despliegue definitivo de otras tecnologías, como VoIP. V).- Wi-Max será una herramienta fundamental en el sector educativo para transmitir, crear e intercambiar ideas y experiencias. Así mismo permitirá enriquecer los valores de la cultura en distintas regiones. VI)En base a la ley de ciencia y tecnología del estado de Oaxaca en el artículo 5 de los apartados II y III hace mención de lo siguiente: 1

10 Que los resultados de las actividades de investigación científica, desarrollo e innovación tecnológica, que sean objeto de apoyos en términos de esta ley, serán invariablemente evaluados y tomados en cuenta para el otorgamiento de apoyos posteriores: la toma de decisiones, desde la determinación de políticas generales y presupuestales de ciencia y tecnología, hasta las orientaciones de asignación de recursos a programas y proyectos específicos, se llevarán a cabo con la participación de personas físicas y morales, particularmente aquellas dedicadas o vinculadas con actividades relacionadas con la materia. Las personas físicas y morales de los sectores público y privado que lleven a cabo actividades de ciencia y tecnología, que reciban apoyo del COCyT, deberán difundir y divulgar, entre la sociedad, sus actividades y los resultados de sus investigaciones y desarrollos tecnológicos, sin perjuicio de los derechos de propiedad industrial o intelectual correspondientes, y de la información que por razón de su naturaleza deba reservarse. COCyT es un órgano desconcentrado de la Secretaría de Economía del gobierno del Estado de Oaxaca, con autonomía técnica. La investigación científica y tecnológica realizada en el Estado de Oaxaca buscará contribuir significativamente a solucionar los problemas de la entidad en materia de desarrollo regional, salud, vivienda, educación, deporte, recreación, cultura, medio ambiente, y todos aquellos que repercuten en las condiciones de vida de la población. Para la creación y operación de los instrumentos en ciencia y tecnología se concederá prioridad a los programas y proyectos cuyos propósitos sean el desarrollo y la innovación tecnológica, vinculados con empresas o entidades usuarias de la tecnología, serán prioritarios los proyectos que se propongan lograr un uso racional, más eficiente y ecológicamente sustentable de los recursos naturales, así como las asociaciones cuyo propósito sea la creación y funcionamiento de redes científicas y tecnológicas. Sabiendo que construir el sistema existe un costo que la comunidad no puede aportar y no se busca obtener ganancia sino sólo brindar servicio a la comunidad, hay que pedir apoyo al COCyT. Para implementar esta tecnología es necesario conocer las características de la zona en particular. Localización Geográfica Las coordenadas geográficas de la zona de San Andrés Hidalgo cuenta con una altura de 1,820 metros, una longitud de " y latitud de ". La porción orográfica del municipio corresponde al sistema montañoso Oaxaqueño, su relieve topográfico es sumamente quebrado y es formado por cerros de diferentes altitudes. En el espacio físico del municipio se encuentra profundas cañadas, quebradas y grandes montañas. 2

11 Clima Cuenta con las siguientes variedades: el semicálido húmedo con lluvias todo el año y que cubre el 50.06% de la superficie municipal, el semicálido sub-húmedo con lluvias en verano cubriendo el 6.66% de la superficie, y el templado húmedo con abundantes lluvias en verano que cubre el 43.28% de la superficie Municipal. El clima es considerado templado húmedo con lluvias en la mayor parte del año, con excepción de una corta temporada entre los meses de Marzo a Mayo, que se distingue por ser la época calurosa; presenta en promedio una precipitación pluvial que varía entre los 244 a los 406 cm3 al año; el municipio es cubierto por grandes mantos de neblina, esto se debe a que la sierra mazateca sirve como puerta de entrada a los vientos provenientes del Golfo de México. Medio de Comunicación En el municipio de Huautla de Jiménez, se cuenta con una estación repetidora del canal 9 de Oaxaca, un equipo de producción radiofónica (grabación), dicha estación se encarga de editar publicaciones mensuales de carácter informativo de todo lo que acontece en la localidad. Vías de Comunicación El municipio tiene comunicación vía terrestre con la Capital del Estado y varias Entidades Federales del País. La Carretera Teotitlán-Tuxtepec tiene como punto intermedio a Huautla de Jiménez. Entendiendo el valor cultural y nacional que tiene esta comunidad como todas las demás que conforman nuestro territorio nacional, creemos de gran importancia la implementación de un sistema de comunicaciones que la enriquezca y fortalezca en sus distintos ámbitos de comunicación y enseñanza, para ello se plantea utilizar la tecnología de Wi-Max. 3

12 CAPÍTULO I.- FUNDAMETOS DE WIMAX Introducción a Wi-MAX Wi-Max significa interoperabilidad mundial de acceso por microondas, es fundamentada esta tecnología mediante el estándar IEEE que se refiere a la red inalámbrica nace de esta normatividad. Es un estándar de comunicaciones inalámbricas que ofrece acceso para áreas metropolitanas y constituye una solución para acceso de última milla. En zonas rurales y en otras partes del mundo que no disponen de red inalámbrica, Wi-Max podrá constituir como la plataforma ideal para ofrecer numerosos servicios de voz, datos y esparcimiento. En el caso de los países desarrollados, al menos en las zonas urbanizadas, es probable que las tecnologías de Internet portátil completen las redes existentes, en lugar de sustituirlas. La importancia de realizar una investigación de este tipo radica en disponer de un análisis comparativo claro y conciso, que permita a los proveedores de acceso y/o contenido, comprender la forma en que operan estas tecnologías, y para qué aplicaciones y contextos es útil en cada una de ellas. Mediante un análisis de sus distintos beneficios y limitantes, se pretende brindar nuevas alternativas de comunicación para diferentes zonas geográficas del país. Además, se busca fomentar un conocimiento generalizado sobre este tema, tanto para profesionistas como publico en general, de tal manera que las empresas que brinden estos tipos de servicios puedan proyectarse a futuro y puedan elegir la mejor opción. 1.2 Características de Wi-MAX Uno de los beneficios de las soluciones WiMAX para instalaciones en todo el mundo es la capacidad de utilizar una solución estandarizada tanto en una banda con licencia como en una exenta de licencia. Las soluciones WiMAX con licencia y las exentas de licencia ofrecen ventajas significativas sobre las soluciones por cable. La adopción de soluciones WiMAX exentas de licencia y con licencia está impulsada por los siguientes beneficios adicionales: Escalabilidad. El estándar soporta anchos de canal de frecuencia de radio (RF) flexibles como una forma de aumentar la capacidad de la red. El estándar también especifica el soporte para el Control de Potencia de Transmisión (TPC) y a las medidas de la calidad del canal como herramientas adicionales al espectro eficiente de soporte. 4

13 El estándar fue elaborado para escalar cientos o inclusive miles de usuarios dentro de un canal RF. Los operadores pueden reasignar el espectro por medio de la sectorización a medida que aumente el número de abonados. El soporte a canales múltiples permite que los fabricantes de equipos suministren medios para tratar el alcance del uso del espectro y la asignación de reglamentaciones enfrentadas por operadores en los diversos mercados internacionales. Bajo costo. El medio inalámbrico usado por WiMAX permite que los proveedores de servicio eviten los costos relacionados con la instalación de cableado, como, por ejemplo, tiempo y mano de obra. Flexibilidad. Un medio inalámbrico permite la instalación de una solución de acceso a largas distancias atravesando terrenos variados en diferentes países. Basado en estándares. WiMAX Forumayuda a soportar interoperabilidad y coordinación entre proveedores que desarrollan productos según el estándar al probar y certificar que sus productos cumplen con sus requisitos. Backhaul. Usa antenas punto a punto para conectar sitios de abonados entre sí y a las estaciones base en largas distancias. Last mile. Usa antenas punto a multipunto para conectar abonados hogareños o de empresas a la estación base. Acceso de cobertura de áreas extensas. Usa estaciones base, estaciones de abonados, y soluciones Wi-Fi, como las redes de malla, para cubrir un área extensa y proveer acceso a clientes REV E. (También se les llama hot zones - áreas calientes) Figura 1.1 Instalación fija de WiMAX y modelos de uso. Los gobiernos de todo el mundo reconocen el valor de las innovaciones asociadas con los estándares abiertos y las soluciones exentas de licencia y han establecido bandas de frecuencias disponibles para uso de tecnologías WiMAX con licencia y exentas de licencia. 5

14 Sin embargo, para imponer algún tipo de control sobre las soluciones exentas de licencia y para disminuir el potencial de interferencia, algunos gobiernos estipulan requisitos de potencia para operaciones de alta potencia y de baja potencia. Cada región geográfica define y regula sus propias bandas con licencia y las exentas de licencia y permiten que los proveedores usen todos los espectros disponibles dentro de estas bandas, el estándar soporta tamaños de canal entre 1.5 MHz y 20 MHz. Fig. 1.2 Frecuencias en el mundo. Tabla 1.1 Wimax en el Mundo y frecuencias de operación Bandas con Licencia: 2.5 GHz y 3.5 GHz La banda de 2.5 GHz se ha asignado en gran parte del mundo, incluso en América del Norte, América Latina, Europa Occidental y Oriental y partes de Asia-Pacífico, como banda con licencia. Cada país asigna la banda de forma diferente, por lo que el espectro asignado en las regiones puede variar entre 2.6 GHz y 4.2 GHz. Un sistema que opera en la banda con licencia tiene una ventaja sobre un sistema que opera en una banda sin licencia: tiene un 6

15 mayor presupuesto de potencia de downlink (enlace de descarga) y puede soportar mejor antenas interiores. En Estados Unidos, la Federal Communications Comission (FCC) creó el Servicio de Radio de Banda Ancha (BRS), antes llamado sistema de distribución multipunto multicanal (MMDS) para acceso inalámbrico de banda ancha. La reestructuración siguiente permitió la apertura de bandas entre GHz y GHz para soluciones con licencia como, por ejemplo, 2.5 GHz en WiMAX. En Europa, el European Telecommunications Standards Institute (ETSI) asignó la banda de 3.5 GHz, originalmente usada para wireless local loop (WLL) a soluciones WiMAX con licencia Banda Exenta de Licencia: 5 GHz La mayoría de los países en todo el mundo han acogido el espectro de 5 GHz para comunicaciones exentas de licencia. Las bandas de 5.15 GHz y 8.85 GHz han sido designadas como exentas de licencia en gran parte del mundo. Aproximadamente 300 MHz de espectro se encuentra disponible globalmente en muchos mercados, y 255 MHz adicionales de espectro de 5 GHz exento de licencia está disponible en mercados muy populares como el de Estados Unidos. Algunos gobiernos y proveedores de servicios están preocupados con la interferencia resultante de la disponibilidad de demasiadas bandas exentas de licencia, pues puede afectar a las redes de comunicación públicas y gubernamentales más importantes, tales como los sistemas de radar. Estos países y entidades se han ocupado en establecer requisitos de control limitados para espectros de 5 GHz. Por ejemplo, el Reino Unido está introduciendo restricciones a algunos canales de 5 GHz y considerando la aplicación del uso de la función DFS (Selección Dinámica de Frecuencia). En México, las leyes que requieren el uso del espectro para beneficiar al pueblo han influenciado al gobierno para que tome un enfoque proteccionista y generador de ingresos hacia el licenciamiento. El gobierno mexicano está dirigiendo hacia el licenciamiento al menos a 1 de las bandas de 5 GHz, con 5.8 GHz como candidato primario. Tabla 1.2 Disponibilidad de las bandas de frecuencia para WiMAX. (Fuente Wimax Forum) 7

16 1.2.3 Beneficios de las Bandas con Licencia y Exentas de Licencia Los beneficios de las soluciones WiMAX con licencia y las exentas de licencia sobre las soluciones por cable son: el bajo costo, la escalabilidad, y la flexibilidad. Sin embargo, lo que a veces se pasa por alto es el hecho de que cada banda provee diferentes ventajas para los diferentes modelos de uso. Tabla 1.3 Beneficios de soluciones con licencia y exentas de licencia Soluciones con Licencia: Ventajas y Usos Para instalar una solución con licencia, un operador o proveedor de servicio debe comprar el espectro. La compra del espectro es un proceso engorroso. En algunos países, completar los permisos para obtener los derechos de licenciamiento puede demorar meses, mientras que en otros, la subasta de espectro puede elevar los precios y demorar la adquisición del espectro. Esta mayor barrera de entrada, junto con la propiedad exclusiva de una banda, permite mejoras de la calidad de servicio y reduce la interferencia. Las soluciones WiMAX con licencia tienen ventajas significativas. Los costos más elevados y los derechos exclusivos del espectro permiten una solución más previsible y estable para instalaciones en grandes áreas metropolitanas y para uso móvil. Las frecuencias más bajas asociadas a las bandas con licencia (2.5 GHz y 3.5 GHZ) permiten mejor penetración NLOS y RD. Sin embargo, las bandas con licencia no están exentas de problemas de interferencia. A medida que los proveedores de servicio instalan más redes, deben enfrentar interferencia mutua resultante de dentro de sus propias redes Una correcta proyección e implementación puede aliviar estos problemas. Resumiendo, las soluciones con licencia ofrecen ventajas de calidad de servicio (QoS) mejorada sobre las soluciones exentas de licencia Soluciones Exentas de Licencia: Ventajas y Usos Los costos relacionados con la adquisición de bandas con licencia están llevando a muchos WISPs y mercados verticales a considerar las soluciones exentas de licencia para mercados especializados, tales como áreas rurales y mercados emergentes. Las soluciones exentas de licencia ofrecen varias ventajas clave sobre las soluciones con licencia, incluso menores costos, desarrollo rápido, y una banda común que puede usarse en la mayor parte del 8

17 mundo. Estos beneficios están alimentando los intereses y tienen potencial para acelerar la adopción de la banda ancha. Los proveedores de servicios en mercados emergentes, como países en desarrollo o países maduros con regiones subdesarrolladas, pueden disminuir el tiempo de lanzamiento al mercado y los costos iniciales al instalar rápidamente una solución exenta de licencia sin permisos o subastas. Incluso las regiones maduras pueden beneficiarse de las soluciones exentas de licencia. Algunos proveedores de servicio pueden usar una solución exenta de licencia para proveer acceso last mile para hogares, empresas, o backhaul como reserva de la red suplementaria para sus redes con licencia o por cable. Una solución exenta de licencia está regulada en términos de la potencia de salida de la transmisión, aunque generalmente no se necesita licencia. Un dispositivo o servicio puede usar la banda en cualquier momento en tanto que la potencia de salida sea controlada adecuadamente. Los proveedores que están especialmente preocupados con la QoS, por ejemplo, pueden encontrar que la solución con licencia les da más control sobre el servicio. Un proveedor de servicio que desea servir a un mercado emergente o subdesarrollado con un servicio de clase ejecutiva puede usar una solución exenta de licencia, con un diseño de red correcto que incluya inspección de sitios y soluciones especializadas de antena, para ofrecer determinados Contratos de Nivel de Servicio (SLAs) para sus mercados especializados. Sin embargo, una solución exenta de licencia no debería considerarse como substituto de una solución con licencia. Cada una sirve a necesidades de mercado diferentes basadas en las compensaciones entre costo y QoS. Tanto las soluciones exentas de licencia como las soluciones con licencia ofrecen diferentes ventajas a los proveedores. La disponibilidad de ambos permite la satisfacción de una diversidad de necesidades de uso de los proveedores y de los mercados emergentes. Los proveedores de servicio que desean agregar movilidad a sus redes inalámbricas de banda ancha deberían considerar en primer lugar una solución WiMAX con licencia para QoS mejorada, después una solución de Malla Wi-Fi para soluciones que requieren una necesidad inmediata, y después, una solución exenta de licencia. Una solución WiMAX con licencia ofrece mejor control en áreas extensas, escalabilidad mejorada, QoS, y flexibilidad para usuarios, mientras que la Malla Wi-Fi puede cubrir áreas menores a un costo menor y también pueden usar un protocolo de Acceso Múltiple con Detección de Portadora y Prevención de Colisiones (CSMA/CA) para manejar usuarios múltiples dentro de una pequeña región. Por estas razones, las soluciones WiMAX exentas de licencia se concentran en áreas rurales, mercados emergentes, y aplicaciones punto a punto y pueden proveer, por ejemplo, una solución backhaul de bajo costo. Lo más importante es que las fluctuaciones de cantidad y localización de los usuarios y el control limitado del espectro ofrecido por la solución exenta de licencia puede causar más 9

18 interferencia. Pueden usarse datos estadísticos de red para planificar volatilidad. Sin embargo, los problemas relativos a la movilidad como la transmisión de señales RF a y desde un objetivo móvil son mucho más fáciles de tratar usando una solución con licencia. Por lo tanto, las aplicaciones móviles son más indicadas para una solución WiMAX con licencia. Grandes regiones subdesarrolladas o con poco servicio, tales como un local aislado de una facultad o granja, son más indicadas para soluciones WiMAX exentas de licencia, ya que los beneficios de costo y de área de cobertura pueden ser mejor utilizados. Las soluciones exentas de licencia WiMAX son apropiadas para las siguientes aplicaciones: Soluciones de larga distancia punto a punto en ambientes con poca población. Soluciones punto a multipunto en comunidades rurales (incluso algunos países en desarrollo). Áreas con poco ruido de banda RF o donde la interferencia en la banda sin licencia se pueda controlar dentro de la geografía, como, por ejemplo, grandes campos de empresas, barracas militares, y armadores. Donde el costo es el factor más importante para la toma de decisiones entre tecnologías inalámbricas competidoras. Cuando la propiedad del equipo es una opción para el usuario final.las soluciones con licencia WiMAX son apropiadas para las siguientes aplicaciones: Aplicaciones punto a multipunto de gran cobertura. Servicios móviles de banda ancha ubicua. Cuando el licenciamiento permite el control sobre el uso del espectro y la interferencia. Cuando el costo no es la razón principal para elegir la tecnología, porque la tecnología se ha optimizado para esta aplicación (otras tecnologías como los revestimientos de datos 3G costarán más y tendrán menor desempeño. Cuando los servicios y el equipo de la estación base sólo pueden arrendarse de una portadora o proveedor de servicio Estándares de Wi-MAX IEEE para banda ancha inalámbrica. Varios operadores y proveedores de servicios pueden estar no familiarizados con los detalles del estándar IEEE , pero esta tecnología inalámbrica está a punto de revolucionar el acceso de banda ancha de la industria. El estándar , la Interfase de Aire para sistemas de Acceso Fijos de Banda Ancha, es también conocido como la interfase de Aire IEEE WirelessMAN. Esta tecnología está diseñada desde cero para proveer acceso inalámbrico de última milla en la red de Área Metropolitana (MAN), con un desempeño comparable al que actualmente ofrecen los servicios tradicionales de cable, DSL o T1. La principal ventaja de los sistemas basados en es que poseen la habilidad de proveer servicio rápidamente, aún en áreas difíciles de alcanzar por infraestructuras cableadas; y la habilidad de superar las limitaciones físicas de las tradicionales redes de infraestructura. 10

19 Proveer una conexión alámbrica de banda ancha a un área actualmente sin servicio mediante una conexión DSL o de cable puede ser un proceso altamente costoso y largo de implementar en términos de tiempo, con el resultado de que grandes áreas a través de la tierra no poseen acceso a conectividad de banda ancha. La tecnología inalámbrica provee una manera flexible en cuanto a costo y efectividad de llenar los espacios vacíos en cobertura de banda ancha creando nuevas formas de brindar servicios de banda ancha sin los vicios conocidos del mundo alámbrico. Usando la experiencia de cientos de ingenieros de la industria de las comunicaciones, el IEEE ha establecido una jerarquía de estándares inalámbricos complementarios. Esto incluye el IEEE para Redes de Área Personal (PAN), IEEE para Redes de Área Local (LAN), para Redes de Área Metropolitana, y el propuesto IEEE para Redes de Área Amplia (WAN). Cada estándar mencionado representa una tecnología optimizada para un mercado y modelo de uso distinto y está diseñado para complementar los otros. Un buen ejemplo es la proliferación de redes inalámbricas para hogares, oficinas y hot-spots comerciales, basados en el estándar Esta proliferación de redes inalámbricas está conduciendo la demanda de conectividad de banda ancha a Internet, la cual puede ser provista por el mediante un servicio de aire de largo alcance en términos relativos a la ubicación del proveedor del mismo. Para operadores y proveedores de servicio, los sistemas construidos sobre el estándar representan un tercer caño fácilmente desplegable capaz de ofrecer acceso de banda ancha de última milla flexible y accesible para millones de abonados de hogares y negocios. Fig El estándar IEEE y las demás estándares 11

20 a e Espectro GHz 2 _ 11 GHz < 6 GHz Funcionamiento Solo con visión directa Sin visión directa (NLOS) Sin visión directa (NLOS) Tasa de bit Mbit/s con canales de 28 MHz Hasta 75 Mbit/s con canales de 20 MHz Hasta 15 Mbit/s con canales de 5 MHz Modulación QPSK, 16QAM y 64 OFDM con 256 Igual que a QAM subportadoras QPSK, 16QAM, 64QAM Movilidad Sistema fijo Sistema fijo Movilidad pedestre Anchos de banda 20, 25 y 28 MHz Seleccionables entre 1,25 y 20 MHz Igual que a con los canales de subida Radio de celda típico 2-5 km aprox km aprox. (alcance máximo de unos 50 km) para ahorrar potencia 2-5 km aprox. Fig Tabla resumen de características del estándar (WiMAX) Canal (MHz) Tasa de Símbolos (Mbaudios) Modulación QPSK 16-QAM 64-QAM Mbps 64Mbps 96Mbps Mbps 80Mbps 120Mbps Mbps 89.6Mbps 134.4Mbps Tabla Capacidades máximas del estándar IEEE El estándar fue diseñado para actuar en la banda de frecuencias de 10 a 66 GHz, mientras que la siguiente extensión del estándar, el a, actúa entre 2 y 11 GHz por lo que puede funcionar en bandas licenciadas y no licenciadas. WiMAX opera en la banda del espectro de 5 GHz y de 2.4 GHz que no requieren licencia, y se tiene también la banda de 3.5 GHz que sí requiere licencia Evolución de los estándares de la familia IEEE a d Wi-Max En abril de 2002 el IEEE publicó la versión definitiva del estándar De cualquier forma, el estándar a, aprobado en abril de 2003, fue el primer prototipo de esta tecnología. El b es una extensión diseñada para dar una mejor calidad de servicio al protocolo, el cual se centra en la banda de 5 a 6 GHz. Este protocolo está todavía en estudio por un grupo del IEEE. En Enero de 2003, el IEEE aprobó el estándar a, el cual cubre bandas de frecuencias entre 2 GHz y 11 GHz. Este estándar es una extensión del estándar IEEE para GHz publicado en Abril de Este subrango de frecuencias en 11 GHz permite el desempeño de enlaces sin línea de vista, haciendo al IEEE802.16a la tecnología apropiada 12

21 para aplicaciones de última milla donde los obstáculos como árboles y edificios están siempre presentes y en donde las estaciones bases pueden necesitar ser montadas sin discreciones en los techos de viviendas o edificios en vez de en torres o montañas. La configuración más común a consiste en una estación base montada en un edificio o torre que comunica en configuración punto-multipunto a abonados ubicados en oficinas u hogares. El a posee un rango de hasta 48 Km con celdas típicas de 6.5 a 9.5 Km. Dentro del radio de celda típico, el desempeño sin línea de vista y throughpout son óptimos. En adición, el a provee una tecnología inalámbrica ideal para conectar WLAN s y hotspots comerciales con Internet. Con datos compartidos de hasta 75 Mbps, un sector simple de una estación base a donde un sector es definido como un par simple de radios transmisor/receptor en la estación base provee suficiente ancho de banda para soportar simultáneamente 60 puntos de negocio con conectividad nivel T1 y cientos de hogares con conectividad nivel DSL, usando canales de 20 Mhz de ancho de banda. Para soportar un modelo de negocio rentable, los operadores y proveedores de servicio necesitan sostener una mezcla de abonados de alto nivel de ingresos y un alto volumen de abonados residenciales. El a ayuda a satisfacer este requerimiento mediante el soporte de niveles de servicio diferenciados, los cuales pueden incluir servicios de nivel T1 garantizados para negocios, o servicios DSL best effort para usuarios residenciales. La especificación también incluye funciones de seguridad robustas y la Calidad de Servicio (QoS) necesaria para soportar servicios que requieren baja latencia como video y voz. El servicio de voz puede ser el tradicional TDM o voz sobre IP (VoIP). Para permitir la interoperabilidad entre sistemas específicos que trabajan en el ancho de banda de 10 a 66 Ghz existe el protocolo c. Este protocolo fue aprobado en diciembre de El estándar d busca cubrir las necesidades que no han sido cubiertas por el estándar a, donde se permiten amplificadores más baratos, bajando el costo de implementación, y diferentes esquemas de antenas inteligentes. La extensión 'd', utiliza un rango de frecuencias entre 2 y 6 GHz, y permite una velocidad de transmisión hasta 15 Mbps. Este protocolo trata de mejorar la movilidad de WiMAX ya que permitirá a los usuarios seguir conectados en la red a una velocidad de hasta 150Km/h. Una de las prioridades de la extensión es la perfecta interoperabilidad con el estándar a. Respecto al estándar e o WiMAX móvil, se produjo su ratificación en diciembre de

22 Tabla Tabla comparativa de 3G, Wi-Fi y Wi-Max Comparativa Wi-MAX CON Wi-Fi Wi-Fi esta pensada esencialmente para trabajar en ambientes inalámbricos internos, manejando 11 Mbps con un alcance de 350 metros en el exterior. Pensado para conexiones inalámbricas Ethernet y para garantizar interoperabilidad entre productos de diferentes fabricantes Wi-Max Los grandes aspectos que saltan en esta comparativa se deben a que Wi-Max es capaz de trabajar a través de células y que está diseñado como solución de última milla en redes MAN. El problema de la última milla aborda la problemática de cómo llegar con un determinado servicio hasta el usuario final. Para las compañías de telecomunicaciones, resulta una problemática cuya solución no es única. Las soluciones para llegar al usuario final básicamente se implementan en fibra óptica, cobre o sistemas inalámbricos. 14

23 Wi-Max a Wi-Fi b Wi-Fi a/g Aplicación Acceso Inalámbrico de Inalámbrico LAN LAN Inalámbrico Primaria Banda Ancha Banda de Frecuencia Licenciada/No Licenciada 2.4 GHz ISM 2.4 GHz ISM (g) 5 GHz U-NII (a) 2 11 GHz Ancho Banda Ajustable 25 Mhz 20 MHz Canal 1.25 M a 20 Mhz Half/Full Duplex Full Half Half Tecnología de Radio OFDM (256-canales) DSSS OFDM (64-canales) Eficiencia BW 5 bps/hz 0.44 bps/hz 2.7 bps/hz Modulación BPSK, QPSK, 16-, 64-, 256-QAM QPSK BPSK, QPSK, 16-, 64 QAM FEC Código Convolucional No Código Encriptado Protocolo de Acceso Mejor Esfuerzo Prioridad Datos Retardo Consistente Movilidad Reed Solomon Obligatoria- 3DES Opcional- AES Opcional- RC4 (AES en i) Convolucional Opcional- RC4 (AES en i) Requerido/Garantizado CSMA/CA CSMA/CA si si si e WME e WME Si e WSM e WSM WiMax Móvil En Desarrollo (802.11e) Malla (Mesh) si Propietario Fabricante Rango de cobertura En Desarrollo Propietario Fabricante Con LOS Hasta 50 Km Hasta 100 m Hasta 100 m Con NLOS hasta 8 Km Hasta m Hasta m Tabla 1.7 Comparativa Tecnologías WiFi y WiMax 15

24 CAPÍTULO II. ENTORNO WIMAX 2.1 Tasa de transmisión de Datos. La tasa de transmisión de datos es la cantidad de información digital que se transfiere en más de un medio de transmisión durante un período específico de tiempo. La tasa de transmisión de datos se mide en cantidad de bits que son transferidos por segundo (bps, por ejemplo, Mbps). La tasa de transmisión de datos para los sistemas WiMax varia en base a los factores incluidos en el ancho de banda del canal (1.25 MHz a 28 MHz), el tipo de la modulación (BPSK, QPSK, QAM) y el tipo de codificación de canal (porcentaje de bits dedicados al control y protección de error). La tasa de transmisión de datos neta de un canal de radio bajo la tecnología WiMax puede exceder de 155 Mbps utilizando la modulación QAM. La transmisión de datos asignado a cada uno de los de usuario son normalmente de 1 a 3 Mbps, esto permite que los operadores de WiMax tengan cientos de suscriptores para cada canal de RF(radiofrecuencia) 2.2 Wi-Max tasas de servicio Un tipo de plan es la estructura de los servicios, lo que permite que los usuarios paguen una cuota acorde al tipo de servicio que ocupen. Los planes pueden ser divididos en diferentes tarifas dependiendo de un periodo de tiempo (normalmente designados de forma mensual) y/o uso. A comienzos de los años 2000, una amplia gama de los sistemas inalámbricos (por ejemplo, sistemas de telefonía móvil) sólo podría proporcionar bajas tasas de transmisión de datos relativamente (regularmente por debajo de 20 kbps) y los usuarios eran a menudo obligados a pagar por el ancho de banda en un tiempo o uso básico y el coste de esta transmisión de datos era de aproximadamente 10 centavos por kilobyte ($ 100 por megabyte, esto hablando con respecto al Dólar como moneda de cambio). La capacidad de los sistemas WiMax para proveer una transmisión de datos a altas velocidades con tasas de cantidad limitada de los equipos permite mejoras sustanciales en los costos y esto ha dado lugar a una mejora significativa (reducción) de las tasas de servicio. 16

25 La tarifa de servicio para sistemas WiMax en 2006 fue de aproximadamente 2 a 3 centavos por megabyte (99,97% inferiores a las tarifas de datos móviles a mediados del año de 1990). Tasa de trasferencia de Datos en descarga Tasa de trasferencia de Datos en Subida Básico Estándar Premium 768 kbps 1.5 Mbps 3.0 Mbps 256 kbps 768 kbps 1.5 Mbps Cuota Mensual $19.99 $29.99 $49.9 Transferencia de 100 MB 500 MB Ilimitada datos mensual Costo por MByte 3 centavos 2 centavos Renta Mensual de $10.00 $10.00 $10.00 MODEM Costo de Conexión $50.00 $50.00 $50.00 Tabla 2.1 Tarifa de los servicios ofrecidos en 2006 para aplicaciones Wimax (tomando como moneda de cambio al dólar) 2.3 Área de Radio Cobertura La radio cobertura es la zona geográfica que recibe una señal de radio por encima de un nivel mínimo especificado. WiMax puede operar hasta 50 km bajo la línea de visión (LOS) y de hasta 8 kilometros en virtud de no línea de vista (NLOS).El tamaño de las células están limitadas a aproximadamente 5 millas. La radio cobertura de WiMax puede variar en función de las opciones que se instalan y se usen (como la diversidad de transmisión) en el equipo y la modulación (por ejemplo como QAM-vs-QPSK), la frecuencia y otros parámetros que se establecen. Normalmente existe una desventaja entre tasa de transmisión de datos y la distancia. Como el tipo de modulación se hace más eficiente (más bits por Hertz), la mayor calidad del canal tiene que estar en el receptor y esto significa que la distancia debe ser la más corta que se puede utilizar. La atenuación en la señal de radio varía de aproximadamente 20 db por década en espacio libre para un intervalo dado de entre 40 a 60 db por década, cuando las señales viajan a través de objetos. Esto significa que en el espacio libre, como la distancia aumenta en un factor de 10, el nivel de la señal cae por un factor de Cuando las señales de radio viajan a través de objetos (paredes y pisos), la señal puede disminuir en un factor o mayor. 17

26 2.4 Canal de Carga Figura 2.1 Muestra la distancia máxima de transmisión de datos en sistemas wimax fijos y móviles. Canal de carga es una relación entre el número de usuarios autorizados a operar en un determinado canal o sistema en comparación con el número de usuarios que activamente transmiten en un sistema. Un ejemplo de canal de carga en un sistema de WiMax es el número de abonados conectados a la banda ancha que puede ser efectivamente atendidos por un solo canal de radio de Wimax. La cantidad de canales de carga depende de una variedad de factores, entre ellos el tipo de uso (por ejemplo, conectividad, navegación web o de telefonía digital). Para muchos tipos de aplicaciones, la estación del abonado (estación subscritora) no suele transmitir datos continuamente mientras está conectado al sistema WiMax. Para la navegación por Internet, la típica actividad de transmisión de datos es inferior a 10%. Este canal podría permitir la carga de 10:1 o más. Por ejemplo, en un WiMax celular o radio solo cubrirá la zona que tiene una capacidad de canal 70 Mbps, 700 clientes de Internet de banda ancha podría ser suscritos a quienes se les facilitarán la transmisión de datos con velocidades de 1 Mbps. 18

27 El proveedor de servicios puede afectar el canal de carga a través de sus planes de cuota. Los planes de cuota pueden ir desde el uso de servicios basados en costo por megabyte transferido a planes de tarifas ilimitadas. En 2006, los servicios y planes de tarifas ofrecidos por los proveedores de servicios WiMax fueron similares a la línea de abonado digital(dsl), módem por cable y servicios los planes de tarifas. 2.5 Tipos de Conexiones Los tipos de conexión son los efectos (por ejemplo, para control o para la transferencia de datos de los usuarios) y características (tales como paquetes o circuitos dedicados) físicas y/o lógicas de las vías de comunicación. Los tipos de conexiones en el sistema WiMax incluyen la conexión básica, conexión primaria y gestión de la conexión de transporte. Conexión Básica Una conexión básica en WiMax es un canal de control que realiza la gestión básica de vincular funciones tales como la configuración, el cambio de las características físicas (por ejemplo, nivel de potencia y tiempo) y poner fin a las conexiones de radio. Todas las conexiones WiMax tienen una conexión básica. Conexión Primaria de Gestión Una conexión primaria de gestión se utiliza para el transporte de los mensajes sensibles y de menor tiempo, se usan típicamente para las funciones de nivel superior tales como autenticación y la configuración lógica de los canales. Conexión Secundaria de Gestión Una conexión secundaria de gestión se utiliza para el transporte de mensajes para funciones de nivel superior tales como la asignación de dirección IP (DHCP), la configuración del equipo de control (SNMP) y la transferencia de archivos (TFTP). Las conexiones secundarias de gestión son opcionales. Conexión de Transporte. Una conexión de transporte es una relación unidireccional que se utiliza para el transporte los datos del usuario. Cada transporte tiene una calidad de servicio única. (QoS) con parámetros relacionados con él. Las Conexiones de transporte son típicamente asignados en pares (enlace de carga y enlace de descarga). 19

28 2.6 Bandas de Frecuencia Figura 2.2 Tipos de conexiones en Wimax Las bandas de frecuencias son la gama de frecuencias que son utilizadas o asignadas para los servicios de radio. Hay dos principales bandas de frecuencias definidas para los sistemas WiMax, de 10 a 66 GHz (la banda de frecuencia original) y 2 a 11 GHz. El sistema WiMax fue diseñado para operar con bandas con licencia y exentas de licencia en canales de radio. Una banda de frecuencias con licencia es una gama de frecuencias que requiere autorización para su uso (una licencia), Un organismo regulador o el titular de la frecuencia de banda en una zona geográfica otorga el permiso para transmitir señales de radio en una zona. Las bandas de frecuencias exentas de licencia son una gama de frecuencias que pueden ser utilizadas por cualquier persona o producto siempre que la transmisión se ajuste a las características definidas previamente por un organismo regulador. 2.7 Direccionamiento Cada radio WiMax se configura durante su fabricación con un control de acceso al medio único (dirección MAC) de 48 bits que se señalan en la norma IEEE El primer número de bits de la dirección MAC sirve para indicar el fabricante del dispositivo y el resto de bits son un número de serie del dispositivo. Si bien es posible que un solo dispositivo de abonado pueda tener más de una dirección física MAC de 48 bits, la mayoría de los dispositivos tienen una única dirección MAC. Los 48 bits de la dirección MAC no forman parte de la transmisión de paquetes (MPDU).Por el contrario, el dispositivo se identifica por una conexión de 16 bits de identificación (CID) que se asignan después de que el dispositivo se ha conectado al sistema. La dirección MAC es transferida mediante el dispositivo de registro o proceso de autenticación para permitir que el sistema pueda identificar a un usuario específico. 20

29 Un solo dispositivo WiMax puede contener uno o exclusivos niveles mundiales de dirección MAC. Cada dispositivo WiMax normalmente tiene varios CIDS asignado. Algunos de los CIDS se utilizan para el control de la información y algunos se utilizan para identificar los datos del usuario en los canales de transmisión (canales de tráfico). El CID de 16 bits se utiliza para identificar y clasificar el tráfico de un canal de RF y puede contener un máximo de CIDS. Algunos CIDS son preasignados para determinadas funciones y otros son exclusivos de una determinada conexión. Un solo CID puede ser compartida por varios servicios (canales lógicos). Cada uno de estos canales es un servicio de flujo y se identifica mediante un identificador de flujo de servicios (SFID). Para reducir la cantidad de gastos generales en un canal de radio WiMax (bits dedicados a efectos de control), se puede usar una versión abreviada de un CID (identificador de conexión reducida). Un identificador de conexión reducida (RCID) puede ser de 11, 7 ó 3 bits de longitud. 2.8 Protocolo de Acceso de Control al Medio de Unidades de Datos (MAC PDUs) El protocolo de acceso de control al medio de unidades de datos son las unidades de un paquete de datos (grupo de bits de datos) que contiene la cabecera, los datos de conexión y el protocolo de dirección de la información que se utilizarán para el control y la transferencia de información a través de un tipo de medio (como un canal de radio). El sistema WiMax MAC PDUs contiene una cabecera, que posee el identificador de la conexión junto con la información de control. MAC PDUs y pueden tener también capacidad de carga de datos y de comprobación de errores de código (CRC), los bits después de la cabecera (por ejemplo, los datos del usuario). Una cabecera MAC PDU contiene tipo de cabecera, el cifrado de control sobre el terreno, tipo de carga útil, comprobación de errores de código (CRC), El tipo de cabecera es un campo de datos en paquete que sirve para indicar el tipo de esta (objetivo). La cabecera de tipo general, indica el formato de campo de la cabecera y /o subcabeceras que forman parte del paquete de datos. El cifrado de control son los parámetros designados para la transferencia o envío de señales, Un cifrado de control en una cabecera suele indicar la carga útil de los paquetes de datos que son encriptados. El tipo de carga útil es un campo de datos dentro de un paquete de la cabecera que indica el formato de la carga útil e incluso si cualquier sub-cabecera presenta redundancia cíclica. 21

30 Una secuencia clave de cifrado (contador) es el valor que se utiliza para identificar la ubicación de un paquete de datos dentro de una secuencia de paquetes con la finalidad de decodificación del mismo. Un campo de longitud es un campo de datos dentro de un paquete de cabecera que contiene un número o valor que indica la longitud de un paquete de datos o un bloque de datos. Un identificador de conexión único con nombre o número se utiliza para identificar una conexión lógica en el camino de un sistema de comunicación. Para el Sistema WiMax, el identificador de conexión es un código de 16 bits. La cabecera de verificación es una secuencia de código calculado que se utiliza para determinar (verificar) si los bits dentro de un encabezado han sido recibidos correctamente durante la transmisión. 2.9 Paquetes de Radio (ráfagas) Figura 2.3 WiMax MAC PDU Un paquete de radio es un corto de transmisión (una ruptura) de la información (datos) que se produce en un canal de radio. Las radio ráfagas contienen secuencias de referencia (preámbulo y una posible midamble), el control de la información y la capacidad de carga de datos. El paquete de radio puede tener diferentes tipos de características de la radio tales como tipo de modulación, codificación de error, preámbulo de la longitud y la transmisión de períodos de tiempo de guardia. La combinación de estas características se denomina como perfil de ruptura. Una ráfaga es un conjunto único de transmisión (paquete de RF) que contiene un preámbulo junto con una o más ráfagas de información. Las ráfagas de información que se presenta en el paquete de RF pueden tener diferentes tipos de modulación y codificación. 22

31 Un marco de ruptura es el conjunto completo de la información que se presenta en el una ráfaga de transmisión. Las ráfagas de ruptura dentro de un conjunto están secuenciados de acuerdo a la complejidad de su modulación. Las ráfagas con menor complejidad en su tipo de modulación son QPSK y/o QAM. Esto permite que las estaciones de abonado puedan recibir y decodificar todas las ráfagas haciendo uso de un tipo de modulación de mayor alcance. Las ráfagas en RF comienzan con una secuencia de bits (un preámbulo) que el dispositivo de recepción puede reconocer y así bloquear. Una vez que el dispositivo receptor las bloquea en el preámbulo, sabe dónde encontrar el resto de los paquetes. Las Estaciones de abonado pueden enviar la solicitud del perfil de ruptura a través de mensajes para definir un nuevo perfil característico (como tipo de modulación o codificación de error). La solicitud puede deberse al resultado de un aumento en la tasa de errores detectados en el perfil de ruptura. Los paquetes de datos puede ser insertado (embedded) dentro de la carga útil de un solo RF de ruptura, que puede dividirse (fragmentos), a fin de que puedan ser distribuidos a través de varias ráfagas de paquetes de radio o múltiples paquetes pequeños pueden combinarse (envasados) en una sola carga útil. Figura 2.4 Paquetes de RF en WiMax 23

32 2.10 Descriptores de Canal El descriptor de canal es un mensaje de información o parámetros que describen las características o parámetros asociados a un canal de comunicación. El uso de un descriptor de canal puede permitir una más precisa y satisfactoria recepción y la decodificación de la información que se envía sobre un canal de comunicación. El sistema WiMax envía periódicamente (emisiones) en los descriptores de canal, el canal de bajada (descarga) permite que los abonados de las estaciones puedan comprender cómo descifrar y transmitir mensajes. Para ello, el sistema Wimax envía descriptores de canal en sus enlaces de bajada y enlaces ascendentes (carga). Los descriptores de canal de bajada contiene una bajada (descarga) predefinida que proporcionar la información al receptor sobre el marco de la estructura descendente y un canal de bajada de mapa (DL-MAP), que define qué información se transmitirá en un canal descendente. El DL-MAP contiene un código de intervalo de bajada (DIUC), que se define cuando la información sea transmitida en la bajada y los formatos que supone se utilizaran (el perfil de ruptura). Los descriptores de canal de enlace ascendente contienen un mapa de enlace ascendente (UL-MAP) que define a través de mensajes cuando una estación de abonado puede transmitir en el enlace ascendente y los formatos que supone utilizará (el perfil de ruptura). El UL-MAP contiene un código de intervalo de enlace ascendente (UIUC), que define cuando una estación de abonado está autorizada a transmitir en el enlace ascendente así como los formatos que usaran (perfil de ruptura). Figura 2.5 Descriptores de los Canales en Wi-Max 24

33 2.11 Codificación del Canal La codificación del canal es un proceso en el que una o más señales de control de los datos de los usuarios se combinan parar protegerse de errores y/o bien para la corrección de errores que se puedan manifestar en la información. El sistema WiMax incluye un canal que codifica los procesos de corrección de error de codificación, intercalación y la aleatorización Corrección de errores de codificación La corrección de errores de la codificación son los elementos de información adicional (códigos) que fueron enviados junto con una información (datos) a través de una señal que puede ser usada para detectar y posiblemente corregir los errores que se producen durante la transmisión y almacenamiento en los medios comunicación. Los códigos de corrección de errores se ajusten a las normas o especificaciones para crear un código a partir de los datos de información que se envía. Los códigos de corrección de errores exigen un aumento en el número de elementos de la señal que se transmite. El sistema WiMax puede utilizar una variedad de métodos incluidos en la codificación tales como la codificación de Reed Salomón, codificación convolucional (opcional) y la codificación de turbo bloque (opcional) Intercalación Intercalación es el reordenamiento de los datos que se transmiten de manera consecutiva. Los bytes se distribuyen a través de una mayor secuencia de datos que permiten reducir la ruptura ocasiona por los errores. El uso de intercalación aumenta la capacidad de protección de los códigos de error, permite corregir los errores ocasionados por una ruptura aunque solo pueden corregir un pequeño número de errores de codificación y protección, pero no puede corregir los errores que se producen en grupos Aleatorización La Aleatorización es un proceso que reorganiza (distribuye) los componentes de los datos, es una serie de secuencias de bits estadísticamente aproximada a una secuencia aleatoria. Para los sistemas de comunicación, la aleatorización implica el uso de un código o proceso de aleatorización en el transmisor ara decodificar la secuencia al azar en el receptor. El sistema WiMax utiliza un pseudo-aleatorio de secuencias binarias (PRBS), proceso que garantiza que no haya secuencias largas de bits que podrían causar un alto pico de potencia media (PAPR). PAPR es una comparación de potencia de un pico detectado durante un período de tiempo, muestra la potencia media del nivel que se produce durante el mismo período de tiempo. 25

34 Un alto PAPR requieren el uso de amplificador de RF más lineal, esto supone un aumento en el costo de montaje y la disminución de la eficacia de la conversión de energía (por ejemplo, más corta la duración de la batería) Radio Propagación La radio propagación es el proceso de transferencia de una señal de radio (señal electromagnética) de un punto a otro. La radio propagación puede implicar una onda directa (onda espacial) o una onda que viaja a lo largo de la superficie. Las características de la radio propagación varían en función del medio de transmisión (por ejemplo, aire) y la frecuencia de dichas transmisiones. El sistema WiMax puede operar como línea de vista (la transmisión vía directa) o no línea de vista (transmisión vía indirecta), Los sistemas WiMax son típicamente diseñados con un enlace de radio de presupuesto. Un enlace de presupuesto es la cantidad máxima de perdidas de la señal, que pueden presentarse entre un transmisor y un receptor. Para lograr un adecuado nivel de calidad de la señal. El enlace de presupuesto debe incluir un cable de pérdidas, eficiencia de conversión en la antena, las perdidas que llegue a presentar en su propagación y un margen de desvanecimiento. La pérdida de señal generalmente es expresada en decibelios Línea de Visión (LOS) La línea de visión (LOS) es un camino directo en un sistema de comunicación inalámbrica que no tiene obstáculos significativos. El sistema WiMax que operan en la gama GHz son sistemas LOS Línea de Visión Indirecta (NLOS) La línea de visión indirecta (NLOS) es un sistema de comunicación inalámbrica que no tienen una ruta de acceso directo (puede tener importantes obstáculos) entre el transmisor y el receptor. NLOS puede utilizar sistemas ópticos o señales de radio para la transmisión. 26

35 2.13 Transmisión Dúplex Figura 2.6 Radio Propagación en Línea de Visión Indirecta Transmisión Dúplex es la transmisión simultánea de dos señales de información que permite simultáneamente (o casi simultánea) 2-formas de comunicación. El sistema WiMax puede utilizar dúplex por división de frecuencia (FDD), dúplex por división de tiempo (TDD) o medio dúplex por división de frecuencia (H-FDD). Dúplex por división de frecuencia es el proceso de forma simultánea permitiendo la transmisión de información en ambas direcciones a través de bandas independientes (por división de frecuencia). Cuando se utiliza FDD, cada dispositivo transmite en una frecuencia y escucha en una frecuencia diferente. Dúplex por división de tiempo es un proceso de dos vías que permite la comunicación entre dos dispositivos de tiempo compartido. Cuando se utiliza TDD, un dispositivo transmite (dispositivo 1), el otro dispositivo escucha (dispositivo 2) durante un corto período de tiempo. Después que la transmisión se completa, los dispositivos invierten su papel a fin de que el dispositivo 1 se convierte en un dispositivo receptor y el 2 se convierte en un transmisor. El proceso se repite continuamente de modo que los datos fluyen en ambas direcciones simultáneamente. H-FDD es un proceso que permite la comunicación bidireccional entre dos dispositivos a través de la combinación de división de frecuencia y tiempo compartido. Cuando se usa H- FDD, un dispositivo (dispositivo 1) transmite en una frecuencia y el otro dispositivo (dispositivo 2) escucha en un corto período de tiempo en otra frecuencia. 27

36 Después que la transmisión se completa, los dispositivos invierten sus roles y el dispositivo 2 transmite en una frecuencia diferente y el otro dispositivo escucha durante un corto período de tiempo en frecuencia diferente. El proceso se repite continuamente de modo que los datos fluyen en ambas direcciones simultáneamente. El uso de la H-FDD permite a los sistemas la simplificación en el diseño de radio, ya que los transmisores y receptores en la misma unidad están separados tanto en la frecuencia como el tiempo de esta manera no es necesario un filtro duplex. La Figura 2.7 muestra que el sistema WiMax pueden utilizar tres tipos de transmisión dúplex: dúplex por división de frecuencia (FDD), dúplex por división de tiempo (TDD) y la mitad de dúplex por división de frecuencia (H-FDD). Este ejemplo muestra que FDD permite la transmisión de información en ambas direcciones al mismo tiempo por separado utilizando dos bandas de frecuencia (por división de frecuencia). TDD es un proceso que permite que dos dispositivos se comuniquen en un periodo de tiempo compartido. Cuando se utiliza TDD, mientras un dispositivo transmite (dispositivo 1), el otro dispositivo escucha (dispositivo 2) durante un corto período de tiempo. Después de la transmisión se completa, los dispositivos invierten su papel a fin de que el dispositivo 1 se convierte en un dispositivo receptor y el 2 se convierte en un transmisor. El proceso se repite continuamente de modo que los datos fluyen en ambas direcciones simultáneamente. La mitad de dúplex por división de frecuencia utiliza diferentes frecuencias para la transmisión, pero no permite la transmisión y recepción en el mismo tiempo. Fig. 2.7 Transmisión Bidireccional WiMax 28

37 Cuando se opere en el modo dúplex por división de tiempo, los dispositivos WiMax requieren períodos de tiempo reservados para permitir la transmisión en tiempos compartidos (tiempo de guardia). Tiempo de Guardia es una cantidad de tiempo que se asigna dentro de un mismo período de tiempo en un sistema de comunicación para ayudar a garantizar cantidades variables de los tiempos de tránsito (por ejemplo, cerca de los transmisores y lejano) no causa la superposición (colisiones) entre ranuras de tiempo adyacentes. Durante el período de guardia no se produce Transmisión de información. La diferencia de transición entre Transmitir y Recibir es la cantidad de tiempo que se asigna entre la transmisión y la recepción de un paquete en un sistema duplex por división de tiempo (TDD). Los sistemas WiMax tienen la capacidad de cambiar dinámicamente la cantidad de ancho de banda que se transmite en cualquier dirección a través de un proceso llamado adaptación dúplex por división de tiempo (ATDD). ATDD es un proceso de dos vías que permite usar un solo canal de comunicación (por ejemplo, la misma frecuencia) y el importe de la tasa de transmisión o el tiempo que es utilizado por cada dispositivo puede cambiar dinámicamente. Figura 2.8 muestra cómo el sistema WiMax puede utilizar adaptación dúplex por división de tiempo de transmisión al variar la cantidad de ancho de banda que se transfiere en ambos sentidos. Este diagrama muestra que una estación base es inicialmente el envío de datos a una alta tasa. Después de que el usuario ha recibido los datos, ellos empiezan a enviar una respuesta a una alta tasa. Este ejemplo muestra que los plazos asignados para la transmisión en el enlace ascendente y descendente varian continuamente para permitir la variable de las tasas de transmisión de datos. Fig. 2.8 Transmisión de Adaptación Dúplex por División de Tiempo 29

38 2.14 Recorrer (Alineación Dinámica de Tiempo) Recorrer es un proceso dinámico de adaptación que permite a un sistema de comunicación alinear a la estación base de transmisión y los dispositivos de comunicaciones móviles para recibir las señales en una franja horaria exacta, puesto que no todos los dispositivos de comunicaciones móviles tienen la misma distancia de la estación base. Se mantiene diferentes alineaciones con los dispositivos móviles transmitiendo ráfagas de colisión o superposición. Recorrer es necesario porque las estaciones de abonado se mueven constantemente, y la hora de llegada de sus ondas de radio a la estación base depende de la evolución de su distancia con la misma. Cuanto mayor sea la distancia, habrá mas retraso de la señal en la hora de llegada. La demora en la Transmisión es de aproximadamente 3 microsegundos por kilómetro (o 5 microsegundos por milla). Para realizar el alineamiento temporal, una estación de abonado podrá adelantar o retrasar el momento de la transmisión de referencia en relación con el mensaje que se recibe en el canal descendente. El sistema WiMax utiliza dos tipos de alineación: alineación inicial y alineamiento periódico. Durante el enlace inicial, el abonado transmite un breve mensaje a la estación de solicitud de enlace este permite que el sistema envié de vuelta un mensaje de respuesta de alineación con la cantidad de tiempo que debe utilizar el abonado para compensar la transmisión a la estación. Después que la estación y el abonado se han conectado, la estación base continuamente recrea el alineamiento temporal enviando mensajes (alineamiento periódico) a la estación de abonado para ajustar (afinar) el momento de avanzar si se mueve en el área de cobertura de radio. Alineación inicial es el proceso de adaptación de tiempo en un sistema antes de establecer una comunicación. Es el primer paso para la sincronización de un canal de transmisión, mediante el envío de una solicitud en un intervalo de tiempo en relación con el canal recibido y la obtención de una respuesta que permite la sincronización con el dispositivo o sistema. Alineamiento Periódico es el proceso de adaptación de tiempo continuo con un sistema de comunicación durante un período de sesiones. El Alineamiento periódico es un proceso que implica mantener la sincronización con un canal de transmisión, transmite periódicamente mensajes (como el envío de los datos el usuario) y recibe la información alineada en tiempo desde el otro dispositivo o sistema. Si el abonado establece continuamente comunicación con la estación base (o la recepción de la transmisión de datos), el sistema puede enviar mensajes de alineación junto con otros paquetes de datos a la estación del abonado mediante una calendarización. Si ha transcurrido una cantidad significativa de tiempo desde que un dispositivo de abonado se ha comunicado con el sistema, la BS debe iniciar la votación a las solicitudes que van a reiniciar el proceso. 30

39 La Figura 2.9 muestra cómo el transmisor es dinámicamente ajustado con la estación de abonado (en relación con la señal recibida) teniendo en cuenta la combinación de recibir y transmitir los retrasos mientras se encuentra a diferentes distancias de la antena estación base. En este ejemplo, la estación del abonado utiliza una ráfaga recibida para determinar su ruptura, cuando debe comenzar la transmisión. Como la estación del abonado se aleja de la torre, el tiempo de retardo de transmisión aumenta (posiblemente causando la superposición a las transmisiones de otras radios.) Cuando la estación base detecta el cambio en la distancia, envía comandos a la estación del abonado para avanzar en su relativo tiempo de transmisión, ya que se aleja de la misma y en lo contrario envía mensajes de retardo ya que se acerca. Fig. 2.9 Recorrer o Alineación en WiMax g 2.15 Selección dinámica de frecuencias (DFS) Selección dinámica de frecuencias es un proceso que permite a los dispositivos o usuarios solicitar seleccionar o cambiar una frecuencia de funcionamiento en diversas ocasiones. Selección dinámica de frecuencias implica detección y asignación de canales de comunicación (tales como las frecuencias de radio) a los transmisores ya que son necesarios. El uso de la selección dinámica de frecuencias en un sistema de WiMax permite evitar la interferencia. 31

40 Evitar la interferencia es un proceso que se adapta en un canal de acceso compartido. Mediante el uso de evitar interferencias, los dispositivos que operan dentro de la misma banda de frecuencias y en el mismo espacio físico pueden detectar la presencia de unos a otros y ajustar su sistema de comunicación para reducir la cantidad de superposición (interferencia) causados por unos de otros. Esta reducción del nivel de interferencia aumenta la cantidad de éxito de las transmisiones, por lo tanto, el aumento de la eficiencia global y el aumento global de la tasa de transmisión de datos. Selección dinámica de frecuencias es utilizada por los sistemas WiMax que operan en las bandas de frecuencia sin licencia Control de potencia RF Control de potencia de RF es un proceso de ajustar el nivel de potencia de una radio móvil mientras se mueve. Control de potencia de RF es típicamente realizada por la detección de la señal recibida y la retransmisión de mensajes de control de potencia de un transmisor para el dispositivo móvil con comandos que se utilizan para aumentar o disminuir el nivel de potencia de salida el dispositivo. El sistema WiMax utiliza diversas formas de control de potencia de RF incluidas las de ciclo de control de potencia de circuito cerrado. Abrir el ciclo de control de potencia es un proceso de ajustar el nivel de potencia de transmisión para la estación del abonado utilizando el nivel de potencia recibida. Abrir el ciclo de control de potencia en el sistema WiMax inicia cuando la estación del abonado intenta acceder al sistema. Al acceder al sistema WiMax, la estación del abonado calcula el nivel de potencia que deberá transmitir utilizando los parámetros que se transmiten desde el sistema de WiMax junto con la potencia de la señal que recibe. Circuito cerrado de control de potencia es un proceso de ajustar el nivel de potencia de transmisión para la radio móvil utilizando el nivel de potencia de control de comandos de otro transmisor que está recibiendo su señal (por ejemplo, de una estación base de radio). El sistema WiMax utiliza el circuito cerrado de control de potencia ajustando continuamente el nivel del transmisor a la estación del abonado, ya que se mueve constantemente por lo que el nivel de la señal varía (por ejemplo, cuando la señal se desvanece o cuando se interponen obstrucciones durante el movimiento). La Figura 2.10 muestra que el nivel de potencia de salida de la señal de una estación de abonado es en primer lugar determinado por la señal recibida y el nivel de potencia se ajusta por los comandos recibidos desde la estación base para reducir el promedio de transmisión de energía de la estación del abonado. Este menor consumo de energía reduce la interferencia de células cercanas a los sitios y contribuye a garantizar el nivel de la señal recibida por la estación base de todas las estaciones de abonado es de aproximadamente el mismo. Mientras la estación del abonado se acerca a la estación base, se requiere menos potencia de la estación del abonado y es mandado a reducir su potencia de salida. El nivel de potencia transmitida por la estación base también puede ser reducido. 32

41 Figura 2.10 Control de Potencia WiMax 2.17 Informes sobre las Mediciones del Canal Los informes sobre las mediciones del canal son grupos de mediciones de la calidad del canal, se envían desde un dispositivo (como una estación de abonado) a otro dispositivo de radio (como un sistema de estación base de transceptor) que pueden utilizarse para ayudar a ajustar los parámetros de transmisión (por ejemplo como tipo de modulación y el nivel de potencia RF) entre los dispositivos. Los Informes sobre las mediciones del canal suelen ser enviados periódicamente para permitir que la estación base o sistema determine la forma en que el canal está cambiando la calidad y le ayuda a tomar decisiones en el canal de modulación y codificación. En el sistema WiMax los Informes sobre las mediciones del canal incluyen indicadores de la fuerza de la señal (RSSI), la interferencia y el ruido (CINR) del canal. RSSI es el nivel aproximado de una señal recibida capturado por el dispositivo. Es una comparación de la información que lleva la señal portadora y la interferencia de ruido en un sistema Eliminación de Cabecera por medio de una Carga Útil (PHS) La eliminación de cabecera por medio de una carga útil es el proceso de eliminar o bloquear la transferencia de paquetes de información de cabecera a fin de que no se transfiera a otro formato de paquetes. Usualmente se realiza para eliminar los redundantes o información innecesaria (como una fuente y la dirección de destino que no cambia) en un paquete incrustado en una carga útil de las transferencias a través de un enlace de comunicación. 33

42 El proceso PHS comienza con solicitar un período de sesiones y la negociación de los parámetros o reglas sobre cómo funcionará durante el período de sesiones para determinar qué bits y el número de bits de la cabecera se pueden alterar o remover. PHS esta operación puede incluir la eliminación de los bits de dirección y otras informaciones de control (como la dirección IP del puerto serie) que pueden ser parte de la cabecera. La información de cabecera se almacena en el envío y termina en la recepción final. La cabecera se elimina mediante una carga útil y como cabecera queda una máscara (PHSM). El PHSM es un código binario o secuencia que se utiliza para permitir modificar los bits específicos en un encabezado para crear la información que se transmitirá. Para permitir que el receptor recree la información que se encuentra dentro de la cabecera que secuencialmente se cambio se usa la carga útil. El PHSI es un valor incremental que se utiliza para identificar la secuencia de cabecera de la carga útil de supresión de mensajes. Cuando el paquete comprimido llega al receptor, el paquete de información de cabecera se ha recreado, y se incluirá en el paquete original de modo que el paquete de datos (cabecera y datos) es recreado completamente. La Figura 2.11 muestra cómo la eliminación de cabecera por carga útil (PHS) se puede utilizar para aumentar la tasa de transmisión de datos a través de un canal de comunicación. Este ejemplo muestra cómo un período de sesiones de comunicación de propiedad intelectual que se produce a través de un inmutable (conmutación de circuitos) enlace de datos inalámbricos pueden utilizar PHS para aumentar la eficiencia (mayor de datos) mediante la eliminación de redundancia de paquetes de datos de cabecera. Este ejemplo demuestra que cuando un período de sesiones IP se configura a través de una conexión con conmutación de circuitos, el sistema identifica primero PHS que se utilizarán. El sistema entonces negocia para que las partes de la cabecera sean modificados o eliminados durante la transmisión (PHS establece normas). La negociación asociado al sistema de comunicación IP para la conexión de enlace de datos, almacena la información y no cambia en cada extremo del enlace de comunicación (la cabecera máscara). Este diagrama muestra que por cada paquete IP que se recibe, la dirección IP de información se elimina antes de que el paquete se transmita en el enlace de datos (paquetes de compresión). Cuando el paquete comprimido llega al receptor, la dirección IP y paquetes de información de cabecera se han re-insertado en el paquete IP por lo que el paquete de datos es completamente recreado. 34

43 Fig Eliminación de Cabecera por Carga Útil Subnivel de Convergencia (CS) Un subnivel de convergencia es un proceso funcional dentro de un dispositivo de comunicación o un sistema que adapta uno o más medios de transmisión (como la radio o paquetes de circuitos de transmisión de datos) a una o más alternativas de formas de transmisión (como ATM o IP de transmisión de datos). El uso de una convergencia de subnivel en el sistema WiMax permite el flujo transparente de los comandos en los medios de comunicación, independientemente de los medios de comunicación y el tipo de sistemas de transmisión. El WiMax utiliza un sistema de convergencia de subnivel para convertir IP, ATM y Ethernet a los protocolos del sistema WiMax Topología de la Red Topología de la red es la relación física y lógica entre los nodos en una red. Topología de la red es el diseño y la estructura de una red. El sistema WiMax puede ser configurado como un punto a punto (PTP), punto a multipunto (PMP) o una red en malla Punto a Punto (PTP) La comunicación punto a punto es el proceso de transferencia de información desde un dispositivo (o punto) a otro dispositivo (un solo punto de recepción). El sistema WiMax puede utilizar la comunicación PTP para enlaces de alta velocidad y para aplicaciones de comunicación backhaul (sistema de interconexión). 35

44 Punto a Multipunto (PMP) La comunicación punto a multipunto es la transferencia de información desde un dispositivo (o punto) a varios puntos o dispositivos (la recepción de múltiples puntos). El sistema WiMax puede utilizar PMP a la estación base para proporcionar acceso de banda ancha para múltiples usuarios por medio de esta misma estación base Red en Malla (Mesh) Una red en malla es un sistema de comunicación donde cada dispositivo de comunicación (por lo general ordenadores) está interconectado a múltiples nodos (puntos de conexión) en la red donde los paquetes de datos pueden viajar a través de rutas alternas para llegar a su destino. Algunos o todos los recursos de un sistema de WiMax pueden ser configurados para proporcionar servicios de red de malla de manera que la necesidad de interconectar la estación base a los puntos de acceso (como entrada de Internet) puede ser reducida o eliminada. Cuando un sistema WiMax está configurado como una red de malla, los paquetes vecinos pueden brincar a través de la estación base para llegar a otros puntos en la red. Los transmisores WiMax que forman parte de una red en malla se llaman nodos. Cada nodo de la malla se le asigna un único idnodo y cada uno de los vínculos entre los nodos se le asigna un linkid. Los paquetes que entran en la red en malla contienen su dirección de destino (idnodo) y su dirección actual para el enlace de malla (linkid). Un nodo recibe y envía paquetes hacia su destino (a la idnodo). Durante la transferencia de paquetes hacia su destino por los nodos, el vínculo ID cambia en el paquete a fin de reflejar el siguiente enlace que será utilizado en la malla de red. Los nodos de malla pueden comunicarse entre sí formando parte de un vecindario. Los Barrios pueden ser pequeña asociaciones con los vecinos que están directamente adyacentes a cada uno de otros (barrio inmediato) o pueden ser parte de un barrio donde los nodos deben comunicarse a través de otros nodos a fin de que los paquetes lleguen a sus destinos (barrio ampliado). La operación de un nodo en una malla puede ser independiente (distribuido) o controlados (programado) por otro dispositivo de red. Cuando una red en malla está coordinada, uno de los nodos está diseñado como un nodo maestro de sincronización. El nodo capitán de sincronización recibe peticiones de los nodos de la malla, se analiza el ancho de banda y requisitos de transmisión y distribución de coordinación (programación) a los otros nodos de la malla dentro de la red. A los nodos de una malla que forman parte de un sistema coordinado se les llama una malla de células. 36

45 Las redes de malla pueden ser preparadas como lógicas o de conexiones físicas. Una red lógica en malla es un sistema que utiliza los transceptores WiMax para recibir y reenviar los paquetes de datos hacia su destino. En las redes lógicas en malla los enlaces pueden ser dinámicamente configurados y pueden eliminar lo deseado por la red en malla. Cuando un dispositivo WiMax quiere adjuntar a una red en malla (ganancia de entrada de red), deberá iniciar una búsqueda para ver si los canales de radio están disponibles para una red de malla. Si encuentra disponible un canal de radio, es necesario comunicarse con un nodo de la malla que está dispuesto a ayudar, al que atribuimos a la red en malla (un patrocinador llamado nodo). El nodo patrocinador le permitirá hacer una conexión de radio y negociar los parámetros básicos de comunicación. A continuación, la solicitud de relevo para unirse a la red de malla para el nodo o parte de la red que asigna y autoriza recursos para el nuevo nodo de la malla (por ejemplo, el nodo maestro de sincronización). La Figura 2.12 muestra que un sistema WiMax puede ser configurado como una red de malla. Este diagrama muestra que la estación base (BS) y los dispositivos de un sistema de WiMax son parte de un barrio de dominio y los dispositivos dentro de este barrio se puede configurar como punto de nodos a fin de que puedan ayudar a transferir los paquetes de sus vecinos hacia su destino. Este ejemplo muestra cómo una estación de abonado distante que no puede comunicarse directamente con la malla de la estación base puede enviar paquetes a un vecino que retransmitir los paquetes a la malla de la estación base que se conecta a la entrada de Internet. Este ejemplo demuestra que una red en malla que contiene enlaces entre nodos de la malla se identifican de forma única por el vínculo de identidad (linkid), y que el punto de destino para los paquetes que viajan a través de la red en malla se identifica mediante un identificador de nodo (idnodo). Los paquetes que viajan a través de la red en malla que contiene la dirección de destino (idnodo) y la actual dirección de enlace (LinkID). 37

46 Fig Red en Malla WiMax En un sistema de comunicación con topología de red en malla cada dispositivo de comunicación (por lo general ordenadores) está interconectado a múltiples nodos (puntos de conexión) a través de la utilización de conexiones muy direccionales (por ejemplo, antenas direccional). Las redes en malla dirigidas, los paquetes de datos viajan a través de caminos dirigidos para llegar a su destino. WiMax pueden utilizar los sistemas de una red en malla dirigidos a las áreas de interconexión a una instalación central o puerta de enlace (tales como una puerta de acceso a Internet). La Figura 2.13 muestra un sistema WiMax con una configuración de red en malla dirigida. Este diagrama muestra cómo un operador de WiMax pueden utilizar antenas direccionales que conecta a la estación base para permitir que los paquetes se retransmitan desde lugares distantes a una ubicación central (por ejemplo, una entrada a Internet) a través de las frecuencias WiMax. Este ejemplo muestra que el uso de antenas direccionales resulta muy bueno en la transmisión de paquetes que tienen poco impacto dentro de la cobertura de radio de un sistema WiMax. 38

47 Fig Red Inalámbrica WiMax en Malla Dirigida 2.19 Sub Canalización (Sub-portadora) Sub canalización divide los canales de comunicación en subpartes más pequeños. El sistema WiMax divide un amplio canal de radio en varias sub-transportistas por medio de una interfaz. Un sub-transportistas es una modulación de la señal que se impone a otro transportista que puede ser usado para transferir información independientemente de otras sub-transportistas situados en el canal de radio. El sistema WiMax incluye sub-tipos de señal portadora como un sub-piloto de transporte (señal de referencia), la guardia aérea (interferencia de protección) y los datos sub-aérea (la información del usuario). Un piloto sub-portador es una señal de referencia que sirve como una señal de control para su uso en la recepción de otras sub-señales portadoras de programas. Una sub-portadora de guardia es una sub-portadora mas en un canal de comunicación pero no se utiliza (canal nulo). La sub-portadora de guardia está dedicada a la protección de un canal de comunicación, de interferencia y del tiempo de la superposición de las señales. Subportadora de datos son canales de transmisión que llevan la información de usuario. Subportadoras son señales de referencia desde el centro del canal de radio. El sub-portador se encuentra en el centro del canal de radio. El número de sub-portadoras en el sistema inalámbrico MAN-OFDM es de 256. De estos, 55 se reservan como bandas de guardia (no utilizados) y 8 sub-portadoras se utilizan para transferir señales de piloto de referencia. Esto permite hasta 192 sub-portadoras que se utilizarán para la transferencia de datos. 39

48 Para un canal de radio de 20 MHz OFDMA, puede haber sub-portadoras. De éstos, aproximadamente el 70% se pueden utilizar como soportes de datos, el 25% están reservadas (no utilizados) para proteger de interferencias (bandas de guardia) y aproximadamente el 15% se utilizan como referencia de las señales (canales piloto). La Figura 2.14 muestra cómo el sistema inalámbrico MAN-OFDM divide un canal amplio de radio en varios canales independientes (ortogonales) de menor ancho de banda. Este diagrama muestra los sub-canales en el centro de la canal de RF y se denomina sub-dc transportistas. También demuestra que algunas de las sub-portadoras se utilizan como referencia los canales piloto y algunos están reservados para bandas de guardia Política de Retransmisión Fig Subcanalizacion WiMax OFDM Política de Retransmisión (petición de repetición automática - ARQ) es el conjunto de normas o procesos utilizados por las redes para definir, cuándo y cómo la retransmisión de datos o de información se va a producir. Algunos tipos de servicios (tales como audio digital de tiempo real) no utilizan las retransmisiones puesto que la transmisión de este servicio debe ser exacto y de tiempo real. 40

49 La Retransmisión utiliza retroalimentación para la detección de errores, procesos de la retransmisión de paquetes de datos en bloques. El sistema WiMax utiliza dos formas de retransmisión ARQ; solicitud de repetición híbrido automática (HARQ) y repetidor selectivo (SR) Repetición Selectiva (SR) Repetición Selectiva automática es una retransmisión de datos mediante un proceso de control que permite solicitar al receptor la retransmisión selectiva de los bloques de datos. Los datos que se transmiten se agrupan en bloques y a cada bloque se le asigna un número de secuencia (BSN). El tamaño máximo de un bloque de datos en el sistema WiMax es de 2040 bytes. Cuando los bloques se transmiten a través de ARQ, a cada bloque se le da un sub-identificador de paquete (SPID). Un SPID es un índice de valor que puede ser utilizado para identificar los paquetes que están a la espera de la conformación de un proceso de repetición automática (ARQ). Como los bloques son transferidos entre el dispositivo emisor y el dispositivo receptor, se envían mensajes de reconocimiento. El reconocimiento de mensajes puede ser de dos tipos selectivos y acumulativos. ARQ los mensajes pueden ser enviados como mensajes separados o pueden combinarse con otros mensajes Petición de Repetición Automática Hibrida (HARQ) La solicitud de repetición automática hibrida es una transmisión de datos mediante un proceso de control de flujo que utiliza una combinación de la capa física (PHY) y control de acceso al medio (MAC), la capa permite que el receptor detenga y reinicie la retransmisión de datos a través de un canal de transmisión. HARQ es una variación de tiempo durante la transmisión ARQ. Detener y esperar ARQ es un proceso de control de flujo que permite el flujo de datos para poner fin a los paquetes cuando son recibidos y espera hasta que el éxito de la retransmisión se reciba antes de que el flujo de datos se reinicie Canal Físico de RF Los canales físicos en WiMax son los canales de radio que conectan transmisores y receptores. Existen varios tipos de canales físicos de RF en el sistema WiMax. El ancho de banda de un canal es la diferencia entre el límite de frecuencia superior e inferior. Los sistemas WiMax puede ser configurados para utilizar diferentes anchos de banda depende del equipo y los objetivos del sistema operador de WiMax. Estas fueron algunas de las principales características definidas en un sistema al incluir el canal de ancho de banda (por ejemplo, 20, 25 o 28 MHz canal de RF de tamaño). 41

50 La Figura 2.15 muestra los canales de radio WiMax que pueden ser único o múltiples transportistas. Este diagrama muestra que el ancho de banda del canal de radio WiMax puede variar de 1,25 MHz a 28 MHz en pasos de 1,75 MHz. Este ejemplo muestra también un sistema WiMax que está utilizando OFDMA multi-transportista y cómo algunas de las sub-portadoras han sido asignadas a un usuario específico Variantes WiMax Figura 2.15 Canalización Física WiMax Las variantes del sistema WiMax son los tipos de interfaces de radio que WiMax puede utilizar para proporcionar servicios inalámbricos de banda ancha. Las Variantes WiMax incluyen Wireless MAN-SC, Wireless MAN-SCA, Wireless - OFDM, Wireless - OFDMA y Wireless Human MAN Inalámbricas-SCTM Inalámbricas MAN es una compañía única con licencia que funciona en la gama GHz y permite velocidades de transmisión de datos hasta 120 Mbps por RF transportista MAN Inalámbricas-SCaTM Inalámbricas MAN es una compañía con una versión única con licencia que opera en el espectro de 2-11 GHz y permite velocidades de transmisión de datos hasta 120 Mbps. 42

51 Debido a la operación en baja frecuencia donde ocurren múltiples transmisiones, el sistema inalámbrico MAN-SCA incluye la capacidad de igualar (ajustar) la señal recibida para compensar la distorsión que se produce a partir de multi-ruta MAN Inalámbricas-OFDMTM Las redes Inalámbricas metropolitanas de multiplexación por división de frecuencia ortogonal es una versión con licencia que opera en el espectro de 2-11 GHz y divide la señal de datos para su transferencia en un máximo de 256 sub-portadoras MAN Inalámbricas-OFDMA Las redes Inalámbricas metropolitanas por división de frecuencia ortogonal de acceso múltiple es una versión con licencia que opera en el espectro de 2-11 GHz y divide la señal de datos para transferirse a un máximo de 2048 sub-portadoras. OFDMA Es un sistema que permite la asignación dinámica de sub-portadoras (acceso múltiple) a las sub-estaciones del abonado Redes Inalámbricas HUMANTM Las redes inalámbricas HUMANTM es una interfaz de aire (radio) está diseñado para operar en los canales de radio sin licencia (principalmente de 5 a 6 GHz). WirelessHuman incluye selección dinámica de frecuencias (DFS) para permitir que el sistema automáticamente seleccione el canal de RF de frecuencias. La Tabla 2.2 muestra los diferentes tipos de RF (variantes) que pueden ser utilizados para el sistema WiMax 802,16. Este cuadro muestra que algunas versiones de los sistemas WiMax utilizan una sola portadora y otros sub-dividen en múltiples canales controlados de forma independiente. Este cuadro también muestra que las bandas de frecuencia WiMax van desde 2 GHz a 11 GHz o de 10 GHz a 66 GHz. Tabla 2.2 Tipos de Sistemas WiMax 43

52 Canales Lógicos Los Canales lógicos son una parte física de un canal de comunicaciones que se utiliza para un sistema (lógico) en particular. El canal físico de WiMax puede tener hasta conexiones lógicas y cada conexión puede ofrecer servicios múltiples de flujos asociados Identificador de Conexión (CID) Los canales lógicos de WiMax se identifican por un identificador de conexión (CID). El CID es un nombre único o el número que se utiliza para identificar una determinada conexión lógica que será un camino en un sistema de comunicación. Algunos identificadores de canal de conexión están reservados para el control (gestión de la conexión) y otro tipo de conexión se utiliza para el transporte de datos de usuario. Cada tipo de conexión para un dispositivo tiene su propio CID. Un dispositivo con dos vías de conexión requiere dos CIDS. Para conexiones básica, primaria y secundaria, Los (CID) códigos son asignados en pares y son los mismos tanto para el enlace descendente como para conexiones de enlace ascendente. Una de las principales gestiones del CID en un canal lógico es que se utiliza para transferir los mensajes de control del vínculo. La conexión de las mesas electorales del Multicast se usan para identificar estaciones de abonado mediante símbolos que forman parte de un grupo multicast de datos que han de transmitir a través de un proceso de alegación de control (de acceso aleatorio). La Tabla 2.3 muestra algunos de los CID códigos que se utilizan en el sistema WiMax. Este cuadro muestra que el CID 0000 está reservado para el recorrido inicial y los CIDS para la conexión básica, primaria, secundaria y de transporte se asignan dinámicamente según sea necesario. Tabla 2.3 Códigos CID para WiMax 44

53 Identificador de Flujo de Servicio (SFID) Un identificador de flujo de servicio es un número único que es asignado por un sistema que se utiliza para identificar el flujo en un canal de comunicación para un determinado tipo de servicio. Un dispositivo WiMax puede tener múltiples SFIDs por conexión (por CID). La Figura 2.16 demuestra que el sistema de WiMax tiene conexión lógica y los canales de flujo de servicios. Este ejemplo muestra que cada estación de abonado con una conexión de canal, obtiene el servicio mediante flujos asignados a las conexiones. En este diagrama, una estación base de WiMax tiene la configuración de conexiones con 3 estaciones de abonado WiMax. Para el hogar Nº 1, la conexión WiMax transceptor está proporcionando un tipo de servicio de flujo de un navegador de Internet a través de una única conexión. Para el hogar N º 2, la estación base de WiMax tiene una configuración relación única con los servicios de dos corrientes, una web para un equipo de navegación y el otro para un teléfono IP. Para la oficina del usuario, la estación base de WiMax tiene 3 conexiones de instalación en un único dispositivo de abonado (3 CIDS). De estos, 2 conexiones tienen 2 corrientes de prestación de servicio de navegación web y servicio de telefonía IP y la 3 ª conexión tiene un único flujo de servicios para el servicio de navegación web. Figura 2.16 Canales Lógicos WiMax 45

54 2.23 Capas del Protocolo WiMax Las capas de un Protocolo son un modelo jerárquico de red o funciones de comunicación. Las divisiones de la jerarquía se denominan capas o niveles, cada capa con el desempeño de una tarea específica. Además, cada capa del protocolo obtiene los servicios de protocolo de la capa debajo de ella y realiza servicios a la capa del protocolo por encima de ella. El sistema de WiMax tiene cuatro capas principales; convergencia MAC, la capa MAC, MAC de privacidad y la capa física Capa de Convergencia MAC La capa de convergencia MAC es un proceso funcional dentro de un dispositivo de comunicación o un sistema que se adapta a uno o más medios de transmisión (como la radio o de paquetes de circuitos de transmisión de datos) con una o más alternativas o formas de transmisión (como ATM o IP de transmisión de datos) Capa MAC La capa MAC se compone de uno o más canales lógicos de comunicación que se utilizan para coordinar el acceso de los dispositivos a un medio de comunicación o canal (de microondas de radio). En la capa MAC los canales suelen comunicar la disponibilidad y los horarios de acceso prioritario para los dispositivos que quieren tener acceso a un sistema de comunicación Capa de Privacidad MAC La capa de privacidad MAC es el asociado con funciones de autenticación y encriptación de la información sobre el enlace de comunicación (codificación interna) Capa Física La capa física realiza la conversión de datos a un soporte físico (como el cobre, la radio, u ópticos) y da las coordenadas para la transmisión y recepción de estas señales físicas. La capa física recibe los datos para la transmisión a una capa superior y la convierte en formato físico adecuado para el traslado a través de una red (tales como marcos y ráfagas). Una capa superior proporciona a la capa física los datos necesarios y el control (por ejemplo, mayor tamaño de paquete) para permitir la conversión a un formato adecuado para la transmisión en un determinado tipo de red y línea de transmisión. La Figura 2.17 muestra que WiMax está compuesto de 4 capas. La capa física se encarga de convertir los bits de información en ráfagas de radio. La capa de privacidad MAC es responsable de la seguridad de la identificación de los usuarios (autenticación) y de mantenimiento de la información privada (cifrado). La capa MAC es responsable de la solicitud de acceso y la coordinación de la circulación de la información. La capa de convergencia MAC se utiliza para adaptar el sistema WiMax a otros sistemas tales como ATM, IP o Ethernet sistemas de datos. 46

55 Figura 2.17 Capas del Protocolo WiMax 47

56 CAPITULO III.- ANÁLISIS Y DESARROLLO DE PROYECTO EN UN SISTEMA Wi-Max. Introducción Desde el inicio de esta tesina se propuso que el objetivo es la de proporcionar banda ancha principalmente para los sectores mostrados en la siguiente figura: Debido también a la gran importancia que tiene este proyecto para la aplicación tecnológica Wi-Max, primero se tiene que estudiar el proceso de transmisión y recepción para el desarrollo, además se deberá plantear los posibles obstáculos que presente éste por la zona de aplicación, se ha estudiado en el capítulo anterior características de comportamiento de las señales y su modulación para su mejor propagación por lo tanto se tiene lo siguiente Estación base de Wi-Max Fig. 3. Sectores a beneficiar en la comunidad de San Andrés Hidalgo, Huautla de Jiménez, Oaxaca. La estación base de WiMAX es un elemento dominante que sirve para conectar el núcleo de la red con el usuario final de la red, es ahí donde se determina los requerimientos de capacidad y cobertura. Si se despliegan una cuantas estaciones bases, la cobertura no será ubicua y el usuario final puede que experimente caídas en la red o un pobre desempeño debido a una señal débil mientras él se mueve por el área de cobertura (en caso que se use 48

57 la versión móvil de WiMAX). Y puesto que la inversión de la estación base tenderá a ser un aspecto importante en el costo total de la red, desplegar muchas estaciones bases puede resultar un costo innecesario Mecanismos de control en la transmisión y recepción Sincronización Sincronización de red Fig Estructura del transmisor y receptor en WiMAX Para realizaciones TDD y FDD es recomendado (pero no requerido) que todas las estaciones base estén sincronizadas en tiempo a una señal común de tiempo. En el caso de pérdida de señal de tiempo de red las estaciones base pueden continuar operando y deben resincronizarse automáticamente a la señal de tiempo de red cuando está es recuperada. La sincronización de referencia debe ser un pulso de 1 pps. Una frecuencia de referencia de 10 MHz también puede ser usada. Estas señales son típicamente provistas por un receptor GPS Rango Hay dos tipos de proceso de rango: el inicial y el periódico. El proceso de rango inicial (sincronización ordinaria) y el de potencia son desarrollados durante las dos fases de operación; durante la re-registración y cuando se pierden la sincronización; y secundariamente durante la transmisión en base periódica. El proceso inicial de rango usa un intervalo basado en contención de rango inicial el cual requiere un preámbulo largo. El rango periódico usa burst de uplink regular. Durante la registración un nuevo abonado se registra durante el proceso aleatorio de acceso al canal, y si tiene éxito es entrado en un proceso de rango bajo control de la estación base. 49

58 El proceso de rango es cíclico en naturaleza cuando los parámetros de potencia y de tiempo por defecto son usados para iniciar el proceso seguido por ciclos donde parámetros recalculados son usados en sucesión hasta que los parámetros cumplen el criterio de aceptación para un nuevo abonado. Estos parámetros son monitoreados, medidos y guardados en la estación base, y transmitidos a la unidad de abonado para uso durante el intercambio normal de datos. Durante el intercambio de dato normal, los parámetros guardados son refrescados en base a una manera periódica en intervalos de actualización configurables para asegurar que los cambios en el canal puedan ser acomodados. Los intervalos de actualización deben variar de una manera controlada en la unidad de abonado en base a la unidad de abonado. El proceso inicial de rango de transmisión debe usar un preámbulo largo y el esquema de burst mandatario más robusto. El proceso de rango en la re-registración sigue el mismo proceso que una nueva registración. Sin importar el tipo de duplexación, la duración apropiada del slot del proceso de rango inicial usado por el sistema inicial de acceso, depende del radio de celda proyectado. El preámbulo largo y el preámbulo subcanalizado deben ser transmitidos usando la misma potencia total. Como resultado la densidad espectral de un preámbulo largo debe ser de alrededor de 12 db menor que la densidad de potencia espectral de un preámbulo subcanalizado. La estación base sólo necesita detectar la energía que es enviada en un subcanal simple y puede responder mediante la registración de un subcanal simple (SS) identificando la SS por la oportunidad de transmitir, el número de frame y el subcanal de rango en el cual la transmisión fue recibida. Una SS intentando el proceso de rango inicial subcanalizado debe usar su máximo seteo de potencia para el burst de rango inicial Requerimiento de ancho de banda Puede haber dos tipos de regiones REQ en un frame. Estos dos tipos son REQ Region-Full y REQ Region-Focused. En el REQ Region-Full cuando la subcanalización no está activa cada oportunidad de transmitir debe consistir de un preámbulo corto y un símbolo OFDM usando el esquema de Bursa mandatario más robusto. Cuando la subcanalización está activa la registración es particionada en Oportunidades de Transmisión (TOs) en frecuencia y en tiempo. El ancho (en subcanales) y la longitud (en símbolos OFDM) de cada oportunidad de transmisión es definida en el mensaje UCD definiendo UIUC = 2. La transmisión de una SS debe contener un preámbulo subcanalizado correspondiente al TO elegido, seguido por símbolos de datos OFDM usando el esquema de burst mandatario más robusto. 50

59 En el REQ Region-Focused una estación debe enviar un código corto a través de la oportunidad de transmitir, la cual consiste de 4 subportadoras por dos símbolos OFDM. Cada oportunidad de transmitir dentro de un frame debe ser indexada por índices consecutivos de oportunidad de transmitir. La primera ocurrencia de oportunidad de transmitir debe ser indexada a 0. Todas las subcanales simples deben ser capaces de transmisión con contención total. La capacidad de transmisión con contención focalizada es opcional Selección de parámetros La subcanal simple debe examinar el mensaje UL_MAP para un frame futuro y seleccionar un REQ Region futuro durante el cual realiza su requerimiento. Si la Contención Focalizada Soportada = 1 es retornada por la estación base en el mensaje SBC-RSP durante la inicialización de la SS y si la SS soporta contención focalizada puede elegir un REQ Region-Full o REQ Region-Focused. De otra manera debe elegir un REQ Region-Full. Si la Region REQ elegida es REQ Región-Focused la subcanal simple debe también seleccionar un código de contención y similarmente un canal de contención. El canal de contención es basado en una selección aleatoria con igual probabilidad entre el grupo de canales de contención posibles que son consistentes con la registración. Los índices 100 a se refieren a los índices de subportadoras. El número de códigos de contención que pueden ser usados por una subcanal simple que soporta subcanalización es denotado CSE. El código de contención debe ser seleccionado en forma aleatoria con igual probabilidad desde un arreglo de códigos apropiados acorde al valor de CSE. Si la estación base soporta subcanalización el último código de contención CSE debe ser usado solamente por subcanales simples que tengan habilitado la subcanalización y que deseen recibir asignaciones subcanalizadas. En respuesta la estación base puede proveer la asignación requerida como una asignación canalizada usando un subcanal 1/16; puede proveer la registración requerida como una registración total (default), o puede proveer no registración después de todo. El valor de CSE es transmitido en los mensajes TLV de canal codificado UCD. El valor por defecto de CSE es 0. Una estación base que soporta contención focalizada puede asignar la región de contención focalizada basada en el BSID, reduciendo la probabilidad de interferencia de SSs en las celdas vecinas y en la misma frecuencia. 51

60 Cualquier asignación de región con contención focalizada debe ser restringida a un índice de subcanal par (significando que no es tan estrecho como un subcanal 1/8), proveyendo entre 6 y 48 canales de contención. Índice de códigos de Bit 0 Bit 1 Bit 2 Bit 3 contención Tabla Códigos de Contención OFDM Transmisión con contención total Si la Región REQ elegida es una REQ Región-Full, la subcanalización simple debe transmitir un preámbulo corto seguido de un encabezado MAC de requerimiento de ancho de banda. Si aparece una registración de contención total en una región subcanalizada, la registración es canalizada en dos oportunidades de transmisión (TOs) ambas en frecuencias y en tiempo. El ancho (en subcanales) y longitud (en símbolos OFDM) de cada oportunidad de transmisión es definida en el mensaje UCD definiendo UIUC = 2. La transmisión de una SS debe contener un preámbulo de subcanalización correspondiente a la oportunidad de transmisión elegida, seguido por símbolo de dato OFDM usando el esquema burst mandatario más robusto Transmisión con contención focalizada El mecanismo de requerimiento de ancho de banda REQ Región-Focused consiste en dos fases. La fase 1 es cuando una subcanalización simple requiere ancho de banda y envía una señal a la estación base en el uplink TO del REQ Región-Focused identificado por UIUC = 3. Un intervalo uplink REQ Región-Focused con UIUC = 3 debe ser 4 subportadoras por dos símbolos OFDM Control de potencia Como el control de frecuencia, el algoritmo de control de potencia debe ser soportado con el canal uplink con calibración inicial y procedimiento periódico de ajuste sin pérdida de dato. El objetivo del algoritmo de control de potencia es llevar la densidad de potencia recibida desde un abonado dado a un nivel deseado. 52

61 La densidad de potencia recibida es definida como la potencia total recibida desde un subscriptor dado dividido por el número activo de subportadoras. Cuando no es empleada la subcanalización, el número de subportadoras activas es igual a todos los abonados y el algoritmo de control de potencia debe entregar la potencia total recibida desde un abonado dado al nivel deseado. La estación base debe ser capaz de proveer mediciones de potencia precisas de las señales de burst recibidas. Este valor puede ser comparado contra un nivel de referencia y el error resultante puede ser reenviado a la subcanalización simple en un mensaje de calibración proveniente de la MAC. El algoritmo de control de potencia debe ser diseñado para soportar atenuación de potencia debido a la pérdida por distancia o a fluctuaciones de potencia a velocidades de 30 db/seg con profundidades de por lo menos 10 db. La implementación exacta del algoritmo es una especificación del fabricante. El rango total de control de potencia consiste en una porción fija y en una porción que es automáticamente controlada por realimentación. El algoritmo de control de potencia debe tomar en cuenta la interacción del amplificador de potencia de RF con diferentes esquemas de burst. Por ejemplo cuando se cambia de un esquema de burst a otro, los márgenes deben ser mantenidos para prevenir la saturación del amplificador y para prevenir la violación de máscaras de emisiones. Cuando es empleada la subcanalización simple debe mantener la misma densidad de potencia transmitida a menos que sea alcanzado el máximo nivel de potencia. Esto es, cuando el número de subcanales activos asignados a un usuario es reducido, la potencia transmitida total debe ser reducida totalmente por la subcanalización simple, sin mensajes de control de potencia adicionales. Cuando el número de subcanales es incrementando, la potencia total transmitida debe ser incrementada proporcionalmente. Sin embargo el nivel de potencia transmitido no debe exceder el máximo nivel dictado por consideraciones de integridad de señal y requerimientos regulatorios. Las estaciones de abonado deben reportar el máximo de potencia disponible y el nivel normalizado de potencia trasmitida. Las estaciones de abonado deben reportar la máxima potencia disponible y la potencia transmitida actual. Estos parámetros pueden ser usados por la estación base para asignación óptima del esquema de codificación y modulación y también para asignación óptima de subcanales. El algoritmo es especificado por el fabricante. Estos parámetros son reportados en un mensaje SBC-REQ. La potencia transmitida actual debe ser reportada en un mensaje REQRSP si la bandera relevante en el mensaje REP-REQ ha sido reestablecido. La potencia transmitida actual es la potencia del burst que transporta el mensaje. La máxima potencia disponible es reportada por las constelaciones BPSK, QPSK, 16-QAM y 64-QAM. La potencia transmitida actual y los parámetros de máxima potencia son reportados en dbm. Los parámetros son cuantizados en pasos de 0.5 dbm en un rango que va de -64 dbm a 63.5 dbm. Valores fuera de este rango deben ser asignados a extremos cercanos. Las subcanalizaciones simples que no soportan QAM 64 deben reportar el valor 0x00 en el máximo campo de potencia QAM

62 Mediciones de calidad de canal Las señales de medición de calidad RSSI y CINR y estadísticas asociadas pueden ayudar en procesos como selección/asignación de estación base y selección de esquemas de burst adaptativos. Como la conducta de un canal es variante en el tiempo son definidas la desviación estándar y promedio. La implementación de estadística RSSI, CIRN, y sus reportes es mandatorio. El proceso mediante el cual son tomadas las mediciones RSSI no necesariamente requieren bloqueo de demodulación del receptor; por esta razón las mediciones de RSSI ofrecen razonablemente evaluaciones de fuerza de canal confiables incluso a bajos niveles de señal. De otra manera aunque las mediciones CINR requieren bloqueo del receptor, estas proveen información de las condiciones de operaciones actuales del receptor, incluyendo interferencias y niveles de ruido y nivel de señal Requerimientos del transmisor Control de nivel de potencia de transmisión Para una SS que no soporta canalización, el transmisor debe soportar control de nivel de potencia monotónico de 30 db mínimo. Para una SS soportando subcanalización el transmisor debe soportar control de nivel de potencia monotónico de potencia de 50 db mínimo. El mínimo tamaño de paso debería ser no más que 1 db. La exactitud relativa del mecanismo de control de potencia es +/- 50 % del tamaño del paso en db, pero no mas que 4 db. Como un ejemplo para un tamaño de paso de 5 db la exactitud relativa es 2.5 db. Para una estación base el transmisor debe soportar un control de nivel de potencia monotónico de 10 db mínimo Aplanamiento espectral de transmisión La energía promedio de las constelaciones en cada una de las n líneas espectrales debe desviarse. La diferencia absoluta entre subportadoras adyacentes no debe exceder 0.1 db. Líneas espectrales Aplanamiento espectral Líneas espectrales de -50 a -1 y ±2dB de la energía moderada promediada encima de +1 a +50 todos los 200 tonos activos Líneas espectrales de -100 a /-4dB de la energía moderada promediada encima de y +50 a +100 todos los 200 tonos activos Tabla Aplanamiento Espectral OFDM 54

63 Error de constelación de transmisión y método de ensayo Para asegurar que la SNR del receptor no se degrade mas que 0.5 db debido a la SNR de transmisión, el error RMS relativo de constelación, promedio sobre las subportadoras, los frames OFDM, y paquetes no debe exceder el valor del burst. Tipo de estallido Errores de constelaciones relativos (db) BPSK QPSK- 2 3 QPSK QAM QAM QAM QAM Tabla Errores de Constelación Relativos Versus Tasa de Datos La señal muestreada debe ser procesada en una manera similar al receptor actual, acorde a los siguientes pasos o procedimientos equivalentes: 1. El comienzo del frame debe ser detectado. 2. La transición de una secuencia corta a una secuencia de estimación de canal debe ser detectada y debe ser establecido control de tiempo fino (con una muestra de resolución). 3. Offsets finos de frecuencias y groseros deben ser estimados. 4. El paquete debe ser rotado acorde a la frecuencia estimada de offset. 5. Los coeficientes complejos de respuesta de canal deben ser estimados para cada subportadora. 6. Para cada uno de los símbolos de datos OFDM: transformar el símbolo en valores recibido de subportadora, estimar la fase desde las subportadoras piloto, rotar los valores de subportadora acorde a las fases estimada y dividir cada valor de subportadora con un coeficiente complejo de respuesta estimada de canal. En el caso de transmisión de subcanalización, el coeficiente de canal estimado de la subportadora asignada mas cercana debe ser usada para aquellas subportadoras que no son partes de los subcanales asignados. 55

64 7. Para cada subportadora con carga de dato, buscar el punto de constelación más cercano y computar la distancia Euclideana desde el mismo. En el caso de transmisión de subcanalización para subportadoras que transportan datos que no son parte de los subcanales asignados, la distancia Euclideana debe ser computada relativa a 0+0j. 8. Computar el promedio RMS para todos los errores en el paquete Ancho de banda de canal de transmisión y frecuencias portadoras de RF. Para bandas licenciadas los anchos de banda de canal permitidos deben ser limitados por el ancho de banda provisto por la regulación dividido por cualquier potencia de 2, redondeado hacia abajo al múltiplo mas cercano de 250 khz, resultando en un ancho de banda de canal no menor que 1.25 MHz. Si el ancho de banda del canal resultante es un múltiplo impar de 250 khz, entonces para cualquier banda por la cual sea reclamado soporte, la portadora de RF debe solamente ser sintonizada a cada múltiplo impar de 125 khz dentro de esa banda. Para sistemas FDD, el soporte debe reclamado separadamente para uplink y downlink. Por ejemplo, si el ancho de banda provisionado por la regulación es 14 MHz entre 3400 y 3414 MHz los anchos de banda de canal permitidos son como se muestra en la siguiente tabla. Canalización Frecuencias centrales (MHz) 14 MHz MHz n n Є {0.28} 3.5 MHz n n Є {0.42} 1.75 MHZ n n Є {0.49} Tabla Ejemplo de Canalizaciones para Bandas Licenciadas Requerimientos del receptor Sensibilidad del receptor El BER medido antes del FEC debe ser menor que 10-6 a los niveles de potencia para mensajes estándar y condiciones de ensayo. Si el ancho de banda implementado no está listado, entonces el valor mas cercano al menor ancho de banda listado debe ser aplicado. 56

65 Los niveles de entrada mínimo son medidos como sigue: a) En el conector de antena o a través de un ambiente de ensayo irradiado calibrado, b) Usando los formatos definidos de paquete de mensaje estandarizado, y c) Usando un canal AWGN. El nivel de sensibilidad mínimo de entrada del receptor (RSS) debe ser (asumiendo un margen de implementación de 5 db y 7 db de figura de ruido): Rss NUSED NSubcanales 102 SNRRX 10.log FS.. N 16 FFT SNR RX = La SNR del receptor en db. FS = Frecuencia de muestreo en MHz. N Subcanales = El número de subcanales asignados (Por defecto 16 si no es usada subcanalización). Modulación Proporción codificando Receptor SNR (db) BPSK QPSK QAM QAM Tabla Suposiciones de SNR en el Receptor Rechazo de canal adyacente y alternado en el receptor El rechazo de canal adyacente y alternado en el receptor debe ser cumplimentado por sobre los requerimientos del rango dinámico del receptor, desde 3 db por arriba del nivel de sensibilidad de referencia. 57

66 El rechazo de canal adyacente y rechazo de canal alternado deben ser medidos con una sensibilidad mínima mediante el establecimiento de potencia de señal deseada 3 db arriba de la tasa de sensibilidad de recepción del receptor y alcanzando el nivel de potencia de la señal interferente hasta que la tasa de error especificada sea obtenida. El rechazo de canal adyacente y rechazo de canal alternado deben ser medidos a un nivel de entrada máximo mediante el establecimiento de la potencia de señal interferente de canal al nivel de señal máxima del receptor y decreciendo el nivel de potencia de la señal deseada hasta que la tasa de error especificada es obtenida. En ambos casos la diferencia de potencia entre la señal deseada y el canal interferente es la relación correspondiente a C/I. La señal interferente debe ser una señal OFDM conformada, no sincronizada con la señal en el canal bajo ensayo. El requerimiento debe ser cumplimentado en ambos lados del canal de señal deseado. Para ensayo de canales no adyacentes el método de ensayo es idéntico excepto que el canal interferente debe ser cualquier canal distinto al canal adyacente o al co-canal. Para el cumplimiento del PHY el mínimo rechazo debe exceder lo siguiente: Modulación/codificando 16-QAM QAM- 4 3 Interferencia del canal adyacente C/I (db) Rechazo del canal no adyacente (db) Tabla Rechazo de Canal Adyacente y no Adyacente Requerimientos de frecuencia y timing En la estación base, las frecuencias central transmitida, frecuencias central recibida y la frecuencia de reloj de símbolo debe ser derivada desde el mismo oscilador de referencia. En la estación base la tolerancia de frecuencia de referencia debe ser +-8 ppm en bandas licenciadas hasta 10 años desde la fecha de fabricación del equipamiento. En la sub-canalización simple la frecuencia central de transmisión y la referencia de reloj de símbolo deben ser sincronizadas y bloqueadas a la BS con una tolerancia de un máximo del 2 % del espaciamiento de subportadoras. Para dispositivos que soportan Mesh todos los dispositivos deben tener +-20 ppm de tolerancia máxima de frecuencia y lograr sincronización a sus nodos vecinos con una tolerancia de un máximo del 3 % del espaciamiento de subportadora. 58

67 Durante el periodo de sincronización, la sub-canalización simple debe adquirir sincronización de frecuencia dentro de la tolerancia especificada antes de intentar cualquier transmisión uplink. Durante la operación normal la sub-canalización simple debe rastrear los cambios de frecuencias y debe diferir cualquier transmisión si se pierde la sincronización Componentes de las estaciones bases (BS) Para entender mejor la inversión, es conveniente separar la Estación Base en sus tres componentes más importantes: 1) Infraestructuctura de la Estación Base 2) Equipo WiMAX de la Estación Base 3) Conexión de la red de retorno ( backhaul) de la Estación Base Infraestructuctura de la estación base Un costo importante a considerar por parte de los operadores es la inversión necesaria para establecer y para preparar el sitio de la estación base antes de la instalación del equipo de WiMAX. Esto incluye la adquisición del sitio, las torres de antena, los recintos ambientalmente controlados para la electrónica de interior, energía primaria y de reserva, los conductos, el cable, etc. Muchos de estos elementos se combinan a menudo en lo que se llama los trabajos civiles Equipo Wi-Max de la estación base El equipo de la estación base, para WiMAX, está disponible por muchos vendedores con una variedad de arquitecturas, de funcionamiento y de características. Todos los productos certificados por WiMAX Forum cumplen con los niveles de desempeño dictados por los perfiles de prueba de la certificación del foro de WiMAX. Los fabricantes, pueden ofrecer características opcionales y diversas cualidades que afectan el costo de equipo y la complejidad del mismo. Los vendedores también ofrecen una gama de arquitecturas del equipo que les permite adaptarse a los distintos escenarios de aplicación. Los operadores también pueden elegir implementar varias opciones de equipo redundante ofrecidas por vendedores para minimizar el tiempo muerto del servicio debido al mal funcionamiento del equipo. Debido a la cantidad de variantes, hacer una proyección del costo del equipo de WiMAX esta fuera del alcance de este apartado. Aún así, es razonable concluir que en el general, los costos del equipo tenderán a aumentar con el aumento de complejidad y de funcionamiento del equipo. 59

68 Conexión de la red de retorno (backhaul) de la estación base El tercer componente principal de la estación base es la conexión de retorno a la red. Las conexiones de backhaul pueden estar por medio de líneas arrendadas, dando por resultado los gastos de explotación mensuales (OPEX, del inglés Operation Expense ), o una conexión inalámbrica no redundante o completamente redundante punto a punto (PTP) a un nodo de fibra, dando como resultado un costo capital (CAPEX, del inglés Capital Expense ). Indiferente de la tecnología de WiMAX que se escoja, puede que se utilice una combinación de todas estas posibilidades, para establecer la red de retorno o backhaul. La capacidad del backhaul debe ser ajustada de acuerdo con la capacidad de la estación base. Una estación base de gran capacidad en un ambiente urbano puede requerir un backhaul OC5-36 o 2xOC-3 mientras que un DS-37 sería suficiente en un despliegue en áreas suburbanas y rurales. Por lo tanto, el costo del backhaul también aumentará cuando se requiera un mayor rendimiento de procesamiento, ya que para ello se necesitan estaciones bases con un rendimiento mayor Productos certificados Wi-Max para la estación base En esta sección se presenta un análisis comparativo de tres equipos y/o sistemas que posibilitarían la implementación de una plataforma de acceso WiMAX. La información fue obtenida del programa de certificación de la página de WiMAX Forum, con el objetivo de realizar un estudio del mercado de productos WiMAX, así como para identificar y estudiar las diferentes opciones tecnológicas accesibles. A este respecto, los productos que se estudiarán son de la marca ALVARION, SIEMENS y AirSpan. Estas tres marcas son competitivas en el área mercantil pero la solución es la de marca alvarion la que se emplea en este proyecto, cumple con requisitos necesarios para la implementación wi-max en todos los aspectos que requiere el proyecto Solución alvarion (802.16a, d y e). La solución Alvarion puede ser soportada en equipos BreezeMAX de modelo 2300/2500/3500, esta plataforma considera dos tipos de estaciones base dependiendo de la densidad de tráfico asociada al área de servicio, así como, de tres tipos de unidades de suscriptor (SU). Adicionalmente, la materialización del estándar realizada por Alvarion, permite la gestión total de las estaciones base y los SU a través del Sistema de Gestión AlvariSTAR. En las siguientes sub-secciones se detalla cada macro-elemento constitutivo del sistema. 60

69 El equipo puede brindar soluciones a servicios fijos, nómadas, y en última instancia, portables y móviles, tanto para usuarios profesionales como los usuarios en la ultima milla o casuales, situados en áreas rurales, suburbanas, y urbanas. Fig Equipo BreezeMAX Marca Alvarion para red Punto Multipunto Estructura del equipamiento de la estación base Las estaciones base BreezeMAX son equipos con altas densidades, chasis modular y escalable para despliegues de varios tamaños Estación base modular La estación base modular es un class-carrier de la clase 8U cpci que cabe en los racks estándar 19"o 22" (ETSI). Fig Estación Base Modular La estación base se compone de seis elementos, a saber: a) Chasis, b)unidad de procesamiento de red (NPU), c)unidad de Acceso, d)unidad para la conexión al sistema de potencia (PIU), e)unidad de suministro de energía (PSU) y f)unidad de ventilación (AVU). Todos los módulos son intercambiables, y la alta disponibilidad se puede proporcionar con esquemas de redundancia múltiples. 61

70 Unidad de procesamiento de la red (NPU). El NPU es el corazón de la estación base y sirve como la unidad de procesamiento central, manejando los componentes de la estación base y todas las conexiones de las unidades subscriptoras. Sus principales funciones incluyen: a) Trafica la agregación de todas las unidades de/desde la red de retorno a través de una interfaz de red vía 100/1000 BaseT. b) Clasificación de tráfico y establecimiento de la conexión de iniciación. c) Manejo de los Niveles de Acuerdos de Servicio (SLA). d) Manejo de toda la estación base, operación y control de alarmas. Fig Unidad de Procesamiento de la red (NPU). La estación base de BreezeMAX puede recibir dos módulos de NPU para el soporte de la redundancia (esquema de redundancia 1+1) Unidades de acceso interiores/exteriores La unidad del acceso de BreezeMAX abarca unidades de interior (IDU) y unidades para exterior (ODU). El módulo de la unidad de acceso IDU contiene la MAC y el módem inalámbrico del estándar IEEE e/HiperMAN y es responsable del establecimiento de la conexión de red inalámbrica y del manejo del ancho de banda. Fig Unidad de Acceso para Interiores. 62

71 La unidad de acceso ODU es una unidad de radio de alto poder, multi-portadora que se conecta a una antena externa adaptiva y permite una penetración de señal superior, a través de paredes y edificios, especialmente diseñada para ambientes NLOS. Fig Unidad de Acceso para Exteriores. La estación base funciona utilizando TDD dúplex, aumentando dramáticamente la eficiencia del sistema. Se diseño para proporcionar una alta ganancia al sistema y robustez ante interferencia, utilizando alta potencia en la transmisión y un modo de bajo ruido Unidad para la conexión al sistema de potencia (PIU). Este módulo sirve de interfaz entre la fuente de potencia propia de la caseta de telecomunicaciones y el módulo PSU. El PIU filtra y estabiliza la entrada de potencia a la estación base, asimismo, protege a la estación de sobrevoltajes, cortos circuitos, polarización inversa y picos de voltaje. Adicionalmente, filtra interferencia de alta (emisiones radiadas) y baja frecuencia (emisiones guiadas) hacia la fuente de potencia. Cada chasis contiene dos ranuras para albergar módulos PIU en configuración 1+1, una PIU es suficiente para soportar un chasis completamente equipado, empero, puede utilizarse una adicional para proveer posibilidad de interconexión a dos fuentes de alimentación externas Unidad de suministro de energía (PSU). El PSU es una fuente de 48VDC que ocupa una única ranura del chasis. Cada estación base tiene la posibilidad de albergar hasta 4 módulos PSU posibilitando la implementación de esquemas n Unidad de ventilación (AVU). Este módulo se compone de una cámara de ventilación para el flujo natural de aire y de un compartimiento con hasta 10 abanicos para la convección forzada. Este compartimiento, incluye un módulo interno de alarmas. 63

72 3.8.- Equipamiento para los abonados o llamado CPE s BreezeMAX CPEs La plataforma BreezeMAX proporciona varios tipos de CPE para brindar a operadores la flexibilidad de servir una variedad de costos para usuarios profesionales y en la última milla, con la flexibilidad de ser auto instalado. Todos los CPEs BreezeMAX son accionados por chips WiMAX de Intel BreezeMAX PRO-S CPEs Fig BreezeMAX CPEs. Los PRO-S CPE de BreezeMAX abarcan las unidades de interior (IDU) y de exterior (ODU) que contengan los componentes de los modems, de radio y de procesamiento de datos. También contiene una antena de alta ganancia plana, con polarización vertical u horizontal. Un ODU con un conector a una antena externa está también disponible. Fig BreezeMAX PRO-S CPEs. 64

73 Los PRO-S CPE IDU de BreezeMAX están disponibles en las múltiples configuraciones de red, que sirven a una amplia variedad de sectores y de usos de mercado. Cada versión del IDU conecta directamente con el ODU vía un cable de Ethernet de categoría 5 que transporta el tráfico de datos, la energía y las señales de control entre el IDU y el ODU Sistema de gestión AlvariSTAR. El sistema de gestión utilizado por Alvarion se denomina AlvariSTAR, este sistema se soporta sobre la arquitectura SNMP8, para ello, se requiere un agente SNMP residente en la NPU en el caso de la estación base modular, o en la unidad interna en el caso de la estación base compacta. El sistema AlvariSTAR satisface las siguientes funcionalidades de gestión: a) Descubrimiento de dispositivos, b) Inventario de dispositivos, c) Topología, d)gestión de Fallas, e) Gestión de Servicio, f)recopilación de datos, g)monitoreo del desempeño, h)gestión de la seguridad e i)gestión de la configuración Solución Siemens La solución SIEMENS puede ser soportada en equipos SkyMAX, éstos poseen un único modelo de estación base y tres tipos de CPE. La solución puede ser gestionada a través de un LCT10 o a través de un gestor de red denominado NetViewer Estación Base SkyMAX La estación base se soporta en el estándar IEEE y está preparado para un upgrade a IEEE e, asimismo, soporta la diversidad espacial. La estación base se compone de siete elementos funcionales, a saber: a)unidad de control y conmutación del sistema (CSU), b) Unidad de sector (SMU), c)unidad de conectores, d)unidad de abanico, e)convertidor AC/DC (Opcional), f)unidad externa (ODU) y g) Antena Sectorial. Unidad de control y conmutación del sistema (CSU): Esta unidad controla todo el sistema, recolecciona las alarmas y provee conexión a la terminal de mantenimiento local (LMT) para la gestión de los equipos fuera de banda. Adicionalmente, incluye la interfaz LAN y las funcionalidades de conmutación. La interfaz LAN estándar es del tipo IEEE802.3x, pero soporta opcionalmente las siguientes interfaces: 65

74 1. 2xGigabitEthernet para soportar conexiones en cadena o conectividad redundante a la red MAN; 2. 1xSTM-1GFP: Para su conexión a redes de transporte SDH. El sub-bastidor permite configuraciones redundantes mediante la instalación de dos unidades CSU. Unidad de sector (SMU): Cada SMU contiene un modem OFDM y es responsable de acondicionar el protocolo MAN a la interfaz MAC de conformidad con el estándar IEEE , lo anterior por cada sector. El sub-bastidor soporta hasta cinco SMU. Unidad de conectores (CU): Esta unidad permite la interconexión entre las dos CSU y los filtros DC. Para efectos de brindar redundancia a nivel de filtros DC y señal de sincronización externa, el sub-bastidor permite albergar dos CU. Unidad de abanico: Esta unidad esta ubicada en la parte posterior del sub-bastidor, su función es enfriar la circuitería a través de la convección forzada. Convertidor AC/DC: Este módulo es opcional y se utiliza en caso de que en el sitio únicamente se posea alimentación AC. Unidad externa (ODU): Esta unidad es la responsable de realizar el procesamiento de la señal de radio frecuencia, esta unidad se conecta directamente a la SMU a través de un cable IF. Antena Sectorial: La solución de SIEMENS soporta la configuración del sistema a través de antenas sectoriales de 65, 90 o 120. Sistema con diversidad espacial Unidades de suscriptor Las unidades de suscriptor operan en condiciones NLOS, soportan los cuatro niveles de QoS definidos por el estándar y poseen una interfaz Ethernet. Asimismo, el equipo puede ser actualizado y configurado de forma remota. La solución SkyMAX posee dos tipos de terminales de usuarios (CPE), a saber: a) Terminal para interiores y b) Terminal de negocios. El terminal para interiores fue pensado para clientes residenciales con características nómadas y el terminal de negocios para PyMES11. Terminal para interiores: El terminal para interiores es auto-instalable, posee una interfaz IEEE802.3x para la interconexión al computador y soporta varios tipos de antena, a saber: a) Antena integrada al CPE, b) Antena instalable en la ventana y c) Antena externa direccional. 66

75 Este CPE permite la clasificación del tráfico utilizando el campo IEEE.802.1p o el campo IP DSCP. La versión multi-usuario, soporta adicionalmente dos puertos POTS interfaz RJ11 para el transporte de VoIP utilizando SIP o H.323, asimismo, de forma opcional puede hacer las veces de punto de acceso WiFi. Terminal de negocios: Esta unidad esta pensada para ambientes con condiciones de propagación severas, utiliza una antena para exteriores de alta ganancia. Al igual que la unidad para interiores, este CPE cuenta con una interfaz IEEE802.3x para la interconexión de la red LAN y permite la clasificación del tráfico utilizando el campo IEEE.802.1p o el campo IP DSCP. Adicionalmente, incluye una interfaz E1 para el transporte de servicios TDM Sistema de gestión La plataforma SkyMAX puede ser gestionada a través de un gestor local (LCT), o a través de un sistema de gestión centralizado (NMS). Para efectos de gestión, se debe asignar una dirección MAC y una dirección IP tanto a la estación base como a los terminales de usuario. SkyMAX LCT: Esta herramienta permite la gestión de cada celda de forma individual, sus funcionalidades corresponden a las de un gestor de elementos basado en SNMP. El LCT se interconecta a la estación base a través de una interfaz 10BaseT ubicada en la unidad CU, desde este punto se puede gestionar integralmente la estación base, así como, todos los CPE asociados a esa BS. Sus principales funciones son: a) Gestión de fallas, b) Gestión de la configuración, c) Gestión del desempeño y d) Gestión de la seguridad. NMS: El sistema Gestor de Red de todos los dispositivos de radio SIEMENS es el NetViewer. En términos generales, el NMS esta basado en una arquitectura cliente servidor orientada a objetos. Adicionalmente a las tareas realizadas por el LCT, el Netviewer permite: a)visualización completa de la topología de red, b)segmentación de las tareas de gestión por tipo de usuario, c)representación GUI orientada al servicio, d)facilidades de respaldo y restauración de los datos de gestión de la red, e)descarga programada de aplicativos de software sin interrumpir el servicio y e) Control de perfiles de usuario (privilegios, autenticación, bitácora de acciones tomadas por el usuario, etc) Solución Airspan La solución de AirSpan se soporta en estaciones base MacroMAX y utiliza un equipo terminal de usuario denominado ProST. Tanto la BS como el CPE pueden ser gestionadas a través de una interfaz WEB o a través del gestor de red Netspan. La familia de MacroMAX abarca dos productos: 1. MacroMAXe: solución para exteriores, para que usos móviles de WiMAX 2. MacroMAXd: solución para interiores para la versión fija de WiMAX. 67

76 MacroMAXe MacroMAXe es una estación base móvil de WiMAX de segunda generación, que emplea la tecnología de radio definida por el software (SDR), primero desarrollada para HiperMAX, junto con transmisores-receptores duales de radio, antenas y receptores GPS, todo integrado en un paquete físicamente pequeño y ligero que se diseño para exteriores. Está optimizado para las bandas de 2.3GHz y de 2.5GHz de WiMAX móvil. MacroMAXe se ha concebido para el despliegue en la configuración de 3 sectores, que es la configuración óptima para los despliegues móviles de WiMAX. El diseño de MacroMAXe también incorpora un interruptor de Ethernet el cual permite que el tráfico, a partir de los 3 sectores, sea agregado para la interconexión del backhaul y de la red. MacroMAXe apoya completamente el punto de referencia interoperable R6 para intertrabajar con las entradas de ASN en una configuración de red distribuida o centralizada MacroMAXd La estación MacroMAXd se compone de una unidad interna que implementa las funciones de banda base y las funciones de RF. Esta unidad se interconecta al sistema de antenas a través de un cable coaxial RF y a la red MAN a través de una interfaz IEEE802.3x. Estos equipos cumplen con la interfaz de aire especificada en el estándar IEEE , específicamente el perfil 3.5f1. Este equipo posee dos puertos RF para dotar al sistema con diversidad de antena Unidades de Suscriptor La unidad de suscriptor fabricada por Airspan se denomina ProST. Este CPE fue concebido para exteriores y esta orientada a PyMES12, opera en condiciones LOS o en condiciones NLOS. El ProST se produce en dos modelos dependiendo de la configuración de antena, estos son: a)con antena integrada, en este caso se cuenta con una antena plana con una ganancia de 16dBi y b) Con un conector tipo N para instalar una antena externa fabricada por terceros. La configuración del dispositivo se realiza de forma remota desde la BS, para ello, se le asocia los parámetros del flujo de servicio tales como: a)tasa máxima de información (MIR), b)tasa de información comprometida (CIR), c)latencia máxima y d)variación del retardo. El SS ProST posee un servidor http insertado en su memoria flash, esta condición permite que el dispositivo pueda ser gestionado desde cualquier parte del mundo, siempre que, se posea la dirección IP y la autorización para acceder el equipo. 68

77 Para efectos de interconectar el ProST al computador, se utiliza un dispositivo para interiores denominado SDA-1, este dispositivo es un convertidor Ethernet que se interconecta al ProST a través de un conector tipo D y al computador y/o red LAN a través de una interfaz IEEE802.3x Sistema de gestión La solución MacroMAX posee un servidor Web incrustado que permite la configuración del equipo a través de un motor de búsqueda local. Adicionalmente, para gestionar los equipos de forma remota, así como, para la integración a un gestor superior, las celdas MacroMAX soportan el protocolo SNMPv2. Servidor local: Es una herramienta basada en WEB que permite la configuración local de los equipos terminales utilizando Internet Explorer u otro motor de búsqueda. Las opciones que pueden ser consultadas son: 1. Sistema: Despliega información necesaria para identificar al equipo de suscriptor, dentro de los parámetros se encuentra el número de serie y la versión de software. 2. Parámetros de la señal: Esta opción permite visualizar la frecuencia, nivel de la señal (RSSI), relación señal a ruido, intensidad de la potencia de transmisión, etc. 3. Direcciones: Permite visualizar las direcciones MAC e IP asociadas a un determinado ProST. 4. Bitácora: Permite visualizar la bitácora de notificaciones realizadas por la unidad de suscriptor, así como, su severidad. 5. Avanzada: Esta opción permite realizar tareas permitidas únicamente al administrador del sistema, ejemplo: descarga de una actualización. Gestor de red Netspan: El sistema de gestión Netspan se soporta sobre el protocolo SNMPv2 y utiliza una arquitectura cliente-servidor basada en WEB. Sin desmedro de lo anterior, al utilizar el protocolo SNMP, la estación base y los CPE pueden ser gestionados a través de sistemas como HP OpenView. Este gestor satisface las siguientes funcionalidades de gestión: a) Gestión de Fallas, b) Recopilación de datos y estadísticas, c) Monitoreo del desempeño, d) Gestión de la seguridad, e) Gestión de la configuración y f) Información topológica Otros Productos de Airspan Recientemente Airspan lanzó el MiMAX USB Mobile WiMAX Wave 2 USB. MiMax es un dispositivo USB 2.0 que convierte cualquier portátil en un cliente WiMax móvil, de alto rendimiento. Convirtiendose en el primer producto de la familia WiMax Móvil. 69

78 Este accesorio permite a los usuarios conectarse a prácticamente cualquier red de Mobile WiMAX en cualquier parte del planeta, soportando todos los certificados Wave 2 MIMO Mobile WiMAX (2,3GHz, 2,5GHz, 3,3-3,8GHz, y 4,9-5,8GHz). El MiMAX USB funciona bien con todo tipo de frecuencias (con licencia o no), y cuenta en opción, con el MiMAX Finder para facilitar la búsqueda de redes WiMAX. 70

79 CAP. IV.-SIMULACION. 4.1 Introducción a Radio Mobile. Radio Mobile es un programa de simulación de radio propagación gratuito desarrollado por Roger Coudé para predecir el comportamiento de sistemas radio, simular radio enlaces y representar el área de cobertura de una red de radiocomunicaciones, entre otras funciones. El software trabaja en el rango de frecuencias entre 20 Mhz y 20 Ghz y está basado en el modelo de propagación ITM (Irregular Terrain Model) o modelo Longley-Rice. Radio Mobile utiliza datos de elevación del terreno que se descargan gratuitamente de Internet para crear mapas virtuales del área de interés, vistas estereoscópicas, vistas en 3-D y animaciones de vuelo. Los datos de elevación se pueden obtener de diversas fuentes, entre ellas del proyecto de la NASA Shuttle Terrain Radar Mapping Misión (SRTM) que provee datos de altitud con una precisión de 3 segundos de arco (100m). Fig Mapa mundial creado con Radio Mobile utilizando datos de elevación SRTM. 71

80 4.2 Obtención de mapa y elevación. Figura 4.2. Vista en 3D generada con Radio Mobile. Los datos de elevaciones se van a descargar de Internet del proyecto de la NASA Shuttle Terrain Radar Mapping Misión (SRTM) que provee datos de altitud. Con una precisión de 3 segundos de arco (100 mts). Fig Imagen Satelital de San Andrés y sus alrededores. A partir de estos datos Radio Mobile produce mapas de elevaciones que pueden ser superpuestos a imágenes con mapas topográficos, fotografías aéreas o imágenes de satélite que se descargarán de fuentes de Internet como MapPoint, VirtualEarth, MapQuest y GoogleMap 72

81 Fig Superposición de Mapas de elevaciones e imagen satelital. 4.3 Configuración de Mapas. Abrimos el programa y observará en la pantalla un mapa de elevaciones que corresponde a la red por defecto\default.net. Es necesario definir el directorio local en el que se van a almacenar los datos de elevaciones descargados y establecer el directorio ftp de Internet desde el que se van a descargar los datos SRTM. Este directorio varía según la región en la que queramos trabajar (Eurasia, África, Australia...).Por supuesto para este caso será el de Norte América. 1. Creamos tres directorios locales denominados SRTM, GoogleMap y VirtualEarth en los que se almacenarán los mapas descargados de Internet. 2. Accedemos a Opciones > Internet. 73

82 Fig.4.5. Configuración de las opciones de Internet para descargar mapas en la zona de Norte América Activamos la opción para descargar los datos de Internet sólo si no se encuentran ya en el directorio local y guardar una copia local de los datos descargados. Especificamos el path del directorio local que ha creado para almacenar los mapas SRTM. Seleccionamos el directorio Internet ftp según el área de interés que como lo mencionamos anteriormente es Norteamérica Pulsamos OK para guardar los cambios. Para las pestañas GoogleMap y VirtualEarth active la opción Bajar desde Internet si no encuentra en el disco local y guárdalo en el disco local, y especificamos el path del directorio que ha creado para estos mapas. 3. Accedemos a Opciones > Datos de elevación. Seleccione Usar datos de altitud en la memoria generada por las Propiedades del Mapa 74

83 Fig Activación de datos de altitud por Mapa. 4.4 Mapa de elevaciones. Accedemos a Archivo > propiedades de Mapa. 1. Determinamos la fuente de datos de elevaciones. En este caso utilizaremos los datos SRTM de la NASA. Especificamos el path del directorio local que ha creado para almacenar los datos SRTM. 2. Seleccionamos la longitud y latitud del centro de la región de trabajo. Es decir: NOMBRE: ALTITUD: COORDENADAS: SAN ANDRES HIDALGO, OAXACA mts. Sobre el nivel del mar Longitud N Latitud O 75

84 Fig Cuadro de inserción de coordenadas. 3. Introducimos las dimensiones del mapa: resolución en la pantalla en número de píxeles y longitud de la zona en Km. 4. Seleccionamos la opción Ignorar archivos perdidos y pulsamos Extraer. Fig Configuración de las Propiedades del Mapa para extraer datos de elevaciones SRTM en los alrededores de San Andrés. 76

85 5. Accedemos a Archivo > Grabar mapa como... y guardamos los datos de elevaciones obtenidos en un archivo con extensión `map. Podemos guardar la imagen asociada a este mapa en Archivo > Guardar Imagen como... Es importante diferenciar el mapa (datos de elevaciones en archivo.map) y las imágenes que obtiene Radio Mobile representando estos datos (Archivo.bmp,.jpg,.gif ). Fig Imagen san Andres1.mapa.bmp. Representación de los datos de elevaciones SRTM en San Andrés Hidalgo, Oaxaca. 4.5 Superposición de mapas. La función combinar imágenes permite superponer a la imagen del mapa de elevaciones mapas topográficos, mapas de carreteras o imágenes de satélite que se pueden descargar de distintas fuentes en Internet. También permite superponer a la imagen activa otra imagen abierta previamente. La imagen que resulta mantendrá los atributos de la matriz de elevaciones. Para poder descargar las imágenes de fuentes en Internet es necesario haber editado previamente el archivo Map_Link.txt y configurar las Opciones de Internet. En este trabajo se emplean imágenes descargadas de Internet de las fuentes Map Point, Virtual Earth, Map Quest y Google Map. 77

86 Las imágenes se pueden superponer mediante cuatro modos de operación: COPIAR: produce una versión sin procesar de los datos descargados, es decir, representa únicamente el mapa descargado sin superponerlo. En este modo obtendríamos por ejemplo un mapa de carreteras que no aparecería superpuesto al mapa de elevaciones. Fig Superposición de imagen en Modo de operación Copiar. AGREGAR, MULTIPLICAR Y BIT A BIT: procesan los datos descargados con la imagen activa utilizando distintas funciones. Para elegir el modo de operación probamos realizar la superposición en los tres modos y seleccionamos la imagen más nítida para el proyecto. 78

87 Fig Imagen obtenida con la función combinar imágenes con datos de MapPoint en el modo de operación BIT a BIT. Para obtener imágenes más claras, se puede trabajar con el mapa de elevaciones en escala de grises. Para obtenerlo accedemos a Archivo > Propiedades del Mapa y seleccionamos la opción Forzar escala de grises y lo extraemos de nuevo el mapa. Utilizamos esta nueva imagen para realizar la superposición. 79

88 Fig Imagen superpuesta en Escala de Grises. Abrimos Editar> Combinar Imágenes, seleccione la fuente de datos, el modo de operación y hacemos clic en Dibujar. Una vez descargados los datos visualizará el nuevo dibujo con los mapas superpuestos y el programa nos ofrece la opción de mantener la superposición en la imagen actual, guardarla en una nueva imagen o descartar la superposición. Es conveniente guardar las distintas superposiciones que obtenga en Archivo >Grabar imagen como... Es posible obtener mapas más detallados seleccionando una cuadrícula en la imagen del mapa de elevaciones con el ratón y pulsando el botón derecho. El programa le permitirá crear una imagen ampliada de la zona. Le aconsejamos que para hacer la ampliación utilice el mapa de elevaciones en escala de grises. A partir de la ampliación del mapa de elevaciones puede utilizar la herramienta Combinar Imagen por ejemplo con Google Map como fuente, obteniendo un mapa más detallado de la zona que conserva la matriz de elevaciones. Para nuestro proyecto no es necesario hacer este tipo de acotaciones ya que el área no es muy grande. 80

89 4.6 CREANDO LA RED DE TRABAJO. Para trabajar con Radio Mobile, es necesario entender la terminología utilizada en el programa, por lo tanto es de suma importancia revisar el glosario de términos minuciosamente. Una vez entendido los conceptos establecemos nuestro objetivo que es ofrecer cobertura en los pueblos de San Andrés Hidalgo desde la cabecera municipal que es Huautla de Jiménez, perteneciente al estado de Oaxaca. Para ello se emplazará una estación base en Huautla y se estudiará su área de cobertura con la herramienta Radio Coverage. Además se emplazarán varios terminales móviles en la zona para estudiar los enlaces estación base-terminal con la herramienta Radio Link. Ya tenemos el mapa de elevaciones de la zona de interés. Con la superposición urbana así como carreteras. Fig Superposición completa para Simulación optima. Este diseño de red se establece de la siguiente manera: la estación base contará con una antena omnidireccional de alta ganancia se ubicará en la agencia municipal de San Andrés Hidalgo, buena altura con 1820m para ofrecer la radiación y así poder propagarse eficientemente las ondas electromagnéticas de radio eléctrico que podrá alcanzar a una cobertura de hasta 30Km, existen líneas de vista en los sitios a beneficiar con distancias muy cortas comprendidas respectivamente, se diseña la arquitectura de red con la topología de punto multipunto es la solución y la necesidad para los sitios señalados en una comunicación interactiva, asimismo que tengan acceso a la información y poder crecer 81

90 potencialmente en los ámbitos educativos, sector salud que son factores muy importantes para esta comunidad. Fig Diseño de la red PmP (estación base) y los distintos sitios CPE s Ahora editamos los parámetros de propagación de la red, mediante la siguiente ruta: Archivo > Propiedades de Redes > Parámetros. En primer lugar seleccionamos libre de la lista de redes y la nombramos. Los parámetros de propagación a establecer son: Frecuencia máxima y mínima. El programa utiliza la frecuencia media como entrada al modelo de propagación. Polarización vertical u horizontal (dependiendo de los equipos reales utilizados). Refractividad de la superficie, conductividad del suelo y permitividad relativa del suelo. Si no tiene éstos datos, utilice los valores por defecto. Modo de variabilidad: 82

91 El modo Accidental se utiliza para evaluar interferencias. El modo Difusión es para unidades estacionarias y Móvil para comunicaciones móviles. En el modo Intento el programa hace un único intento para enviar un mensaje en la simulación. El efecto de los porcentajes de tiempo, localizaciones y situaciones depende del modo elegido. Porcentaje de suelo urbano o bosques para calcular las pérdidas adicionales. Tipo de clima. Fig Parámetros para le red en WiMax de nuestro proyecto. 83

92 Teniendo los parámetros: Características Datos propuesto Topología Punto Multipunto (PMP) Conexión LOS-NLOS Modulación OFDM Zona de aplicación Rural Canalización 10 Mhz Duplexación TDD Banda de frecuencia en operación sin licencia 5 Ghz. Ganancia de las antenas 21 db Potencia de Tx (PIRE) 1 Watt (30 db) Tabla Características y datos propuestos para el diseño. Definimos a los sistemas estación base y terminal cliente de la siguiente manera: Fig Estación Base (agencia municipal) Fig CPE A (Escuela preparatoria Federal) 84

93 Fig CPE B (Escuela Telesecundaria) Fig CPE C (Escuela Primaria Rural) Fig CPE D (Centro de Salud Rural) Fig CPE E (Escuela Primaria Rural) 85

94 4.7 Definición de sistemas. El programa puede almacenar hasta 25 especificaciones de sistemas asociados a un archivo red (*.Net). Estas configuraciones o sistemas se almacenan en el archivo radiosys.dat que incluye dos sistemas predefinidos denominados UHF y VHF. Seleccionamos Archivo > Propiedades de Redes > Sistemas para visualizar la siguiente ventana: Fig Parámetros de las CPE s para la red. A partir de las hojas de especificaciones de los equipos se definen para cada sistema la potencia de transmisión, umbral de recepción, pérdidas del circuito de antena, tipo de antena según su diagrama de radiación y ganancia de antena respecto a la antena isótropa. Además se especifican la altura de la torre de antena y las pérdidas del cable. 86

95 Si pinchamos sobre el botón Ver podremos observar el patrón de radiación de la antena Fig Antena omnidireccional de alta ganancia 5GHZ y 21dBi. Fig Patrón de radiación de la antena utilizada de las CPE s para la red. Y con la ruta: Archivo > Propiedades de Redes > Sistemas Ahora creamos y posicionamos unidades Base y CPE en el mapa; la estación Base A y varios Cpe s emplazados en la zona. Para esto utilizamos la ventana de Archivo > Propiedades de la unidad y asociamos las unidades radio a la red. Asignamos a cada unidad un tipo de sistema. 87

96 4.8 Posicionamiento de unidades. Las unidades se van a emplazar a partir de la posición del cursor en el mapa. No obstante, las unidades también se pueden posicionar introduciendo sus coordenadas geográficas. Posicionamos el cursor en el emplazamiento de la unidad. - Si deseamos buscar el punto de mayor elevación de una zona, seleccionamos dicha zona con el botón izquierdo del ratón y pinchamos sobre el icono de la barra de herramientas Encontrar la mayor altitud o seleccione Ver > Encontrar la mayor Altitud. - Si desea buscar el punto de menor elevación, seleccione Ver > Encontrar la menor Altitud. - Puede utilizar la cuadrícula de elevaciones (Grilla de altitud) para seleccionar un punto más o menos elevado en el entorno próximo de la posición del cursor. Nota importante: si observa que la cuadrícula Grilla de altitud no muestra datos de elevaciones en sus casillas, está utilizando una imagen que no está contenida en el mapa de elevaciones abierto. Abra el mapa de elevaciones adecuado o extráigalo de nuevo. Una vez posicionado el cursor, abrimos Archivo > Propiedades de la unidad, nombre la unidad que va a emplazar y seleccione Colocar la unidad en la posición del cursor. El programa obtendrá la altitud de la matriz de elevaciones aunque también puede introducir el valor manualmente. Podemos elegir el icono y estilo de la etiqueta para representar la unidad en el mapa. La opción Habilitar determina si la unidad está activa y visible. Fig Posicionamiento de parámetros de la estación Base para le red WiMax. 88

97 Fig Disponibilidad de estilo de icono para nuestras unidades. Para reposicionar una unidad, situamos el cursor en el nuevo emplazamiento. Pulse con el botón derecho del ratón sobre la etiqueta de la unidad. El programa le pedirá que confirme si desea moverla. Fig Emplazamiento final de nuestras unidades y Estación Base. 89

98 4.9 Asociación de las unidades a la red. Accedemos a Archivo > Propiedades de redes > Miembros. Seleccione la red en la lista de redes. Utilice las casillas de la lista de unidades para activar aquellas que pertenecen a la red entre las definidas. Para cada una de ellas, determine qué tipo de sistema es y cuál es su papel en la red. Si la altura sobre el suelo de la unidad es distinta a la altura especificada para el sistema genérico, puede cambiar este parámetro para la unidad. Fig Asociación de la unidad Estación Base de tipo Master a la red WIMAX ESIME. 90

99 Fig Asociación de las CPE s de esclavo a la red WIMAX ESIME. Fig Topología de la red WIMAX ESIME formada por una estación base y varios terminales CPE S situados en los puntos establecidos colindantes. 91

100 4.10 Guardar el proyecto. Un archivo Redes (*.net) incluye: Parámetros de propagación, topología y las unidades que pertenecen a cada una de las 25 redes que puede almacenar en memoria. Datos técnicos para los 25 sistemas que puede almacenar. Propiedades de hasta 50 unidades almacenadas en memoria. Nombres de archivo del mapa (*.map) y las imágenes. Valores de altura de antenas para unidades cuyo valor de altura difiere del definido en el sistema. Para guardar el proyecto: 1. Guardamos la matriz de elevaciones en Archivo > Grabar mapa como Guardamos cada imagen en Archivo > Grabar imagen como Guardamos los datos de redes y unidades en Archivo > Grabar redes como... Para recuperarlo seleccione Archivo> Nuevas redes para limpiar la memoria, seleccione Abrir redes y abra el archivo.net anterior y verifique que recupera el mapa, los datos de redes y unidades radio. Fig Menú de respaldo de mapas e imágenes creadas así como valores establecidos. 92

101 4.11 ENLACES DE RADIO. Abrimos la herramienta en Herramientas > Enlace de radio y observaremos la siguiente ventana: Fig Herramienta Enlace de radio. Perfil del enlace entre la estación base de San Andrés y el CPE A situado en ésta población. Esta ventana muestra los parámetros del enlace entre las dos estaciones seleccionadas. La opción Invertir permite visualizar el enlace en el sentido de transmisión inverso. Es posible modificar las alturas de las antenas para investigar su efecto en el radio-enlace. Pinchando con el ratón sobre el perfil aparecerá un cursor azul que permitirá obtener el despejamiento, elevación, nivel de campo, pérdida básica y otros parámetros en ese punto. Los botones marcados como `+ junto a los valores de ganancia de antena permiten ver el diagrama de radiación de la antena y el ángulo azimutal empleado. Seleccionando Ver > Detalles obtendremos un resumen del balance del enlace. 93

102 Fig Detalle técnico del enlace de Radio entre Estación Base y CPE A. Y la opción Ver >Distribución muestra las estadísticas de la señal en el trayecto. 94

103 Fig Estadísticas del comportamiento del enlace Estación Base-CPE A. Si abrimos Ver > Observar > 80º observaremos una vista de la estación receptóra desde el transmisor: 95

104 Fig Vista del CPE A desde la Estación Base. 96

105 CONCLUSIONES DEL PROYECTO. Las redes han demostrado tener una buena fiabilidad, sobre todo si se tiene en cuenta el entorno rural en el que se encuentran, con dificultades de acceso y con escasez de infraestructuras de todo tipo. La principal causa de pérdida de servicio en todos los casos ha sido caída de rayos y descargas eléctricas. En las redes WiMax el servicio de correo electrónico e Internet ha demostrado ser bastante robusto, pero el de telefonía presenta aún algunas dificultades que están siendo subsanadas con el uso de una arquitectura de QoS que permita priorizar las comunicaciones de voz sobre las de datos. Los usuarios consideran que los sistemas son fáciles de usar. Si se desagrega por sistemas, estiman que el sistema más fácil de usar es el de VoIP, después el ordenador y finalmente Internet. Se ha identificado la preferencia por el uso de sistemas de VoIP para las comunicaciones locales con otros establecimientos de salud y con la autoridad local, mientras que el Internet es un recurso que se emplea para las comunicaciones hacia el exterior. Las mejoras en la gestión de salud y la capacidad resolutiva de los centros y establecimientos de salud se refleja en los cambios surgidos en la gestión de urgencias con la aplicación de las nuevas tecnologías, el incremento y mejora de la solicitud de segunda opinión por parte del personal de periferia hacia profesionales de mayor experiencia, intercambio de información por escrito y envío de información de índole administrativa por correo electrónico, sin embargo una de las dificultades que se han identificado es la necesidad de que vayan firmados por el emisor. Se pretende que desde los puestos de salud, se realizaran inter-consultas sobre dudas diagnósticas de tratamiento que serán contestadas inmediatamente por los médicos de los centros de referencia. Lo cual tendrá un impacto en los números de traslado de pacientes. En los casos en que el traslado no puede evitarse, se calcula reducir en 40% tiempo de traslado de los pacientes debido a una mejor coordinación. Además se logrará reducir el número de viajes para la entrega de informes. Las actividades de comunicación se realizan manera diaria, y así muchas otras actividades comunes de los establecimientos de salud se hacen de manera coordinada y sinérgica. La comunicación entre el personal de la microrred es diaria, con lo cual se vencerá la sensación de aislamiento profesional y personal de los trabajadores del sistema de salud y los miembros de la comunidad. Finalmente, también consideramos en este apartado como usuarios a personas no vinculadas a salud: principalmente del gobierno local y educación, que utilizan el computador principalmente como herramienta de trabajo y del acceso a Internet aún cuando la demanda de éste grupo es menor. 97

106 Con esta tecnología nos ayudará a reducir costos además de beneficiar a las zonas en donde el acceso al medio de información es severamente nulo, en la actualidad cada vez las tecnologías son para resolver problemas de comunicación para aquellos que no cuentan con ellas, como herramienta de trabajo y las necesidades que provee la comunidad fue necesario implementar esta aplicación. En San Andrés Hidalgo de la zona mencionada al principio de esta tesina la necesidad de ésta es contribuir entre escuelas, pues la integración de programas educativas que se fomentan en cada una de las instituciones pues les servirá para recopilar información, análisis de estudios de dichos programas, estar comunicados éstos centros para no trasladarse de un lugar a otro, dichos centros son las de recorrer a grandes distancias, y no sólo ésta zona sino existen otras para la solución de dichos problemas de esta naturaleza, empezando por la zona en dicha mención las demás se pueden llevar a cabo de esta forma en el área de las comunicaciones. El costo y complejidad asociado con la infraestructura telefónica y cableado tradicional ha resultado en un vacío significante de cobertura de banda ancha en todas las geografías internacionales. Tempranos intentos de usar tecnología inalámbrica para llenar estos vacíos de cobertura han involucrado a un número de soluciones propietarias para acceso de banda ancha inalámbrica que han fragmentado el mercado sin proveer economías de escala significantes. Las tecnologías de banda ancha inalámbrica de alta velocidad basadas en el estándar IEEE prometen abrir oportunidades de mercado económicamente viables para operadores, proveedores de servicio de Internet inalámbrico y fabricantes de equipamiento. La flexibilidad de la tecnología inalámbrica, combinada con la alta velocidad, escalabilidad, alto alcance y funciones de calidad de servicio del estándar IEEE ayudarán a llenar los vacíos de cobertura de banda ancha y alcanzar millones de nuevos clientes residenciales y de negocios en todo el mundo. El estándar Wi-Max tiene muchas más funcionalidades de seguridad incorporadas que lo que nunca un sistema Wi-Fi ha ofrecido hasta ahora, por lo que los fabricantes sabemos que la seguridad tendrá que ser mayor a medida que Wi-Max gane la confianza de usuarios emopresariales y carriers. Alavarion cuenta con sus sistemas, tanto en banda libre como en banda licenciada, homolgados y en operación en redes donde la alta disponibilidad de acceso, la calidad de servicio y la seguridad es fundamental (administración, ejércitos, aplicaciones de vigilancia). Como en otros estandáres, los fabricantes se verán beneficiados por las múltiples ventajas, si bien las mejoras que diferencian un producto determinado, o el trabajo, deben retroalimentarse en los procesos de estándares. El Forum Wimax ( es un grupo de la industria focalizado en la creación de perfiles de sistemas y programas de conformancia para ayudar a asegurar la interoperabilidad entre dispositivos de diferentes fabricantes. Existen numerosos fabricantes de la talla de Intel, Alvarion, Proxim, Hughes, etc., que participan activamente en este esfuerzo de la industria para ayudar a reducir riesgos de inversión a operadores y proveedores de servicio mientras posibilitan a ellos tomar ventaja en forma del tremendo mercado potencial de los accesos de banda ancha inalámbrico. 98

107 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. Itzik Kitroser (IEEE P REVd Chief Technical Editor), Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems (Draft Revision), Año 2004 INTEL Corporation, White Paper: Broadband Wireless Access Año 2003 Eugene Crozier, White Paper: WiMAX NLOS Features, WiMax Forum Año 2004 Michael F. Finneran, WiMax versus Wi-Fi, dbrn Associates Inc., Año (Se consultó el día 3 de octubre de 2008) (Se consultó el día 15 de Diciembre de 2008) Wireless Broadband Technology, Market, Operation and Services-Autor: Lawrence Harte- ALTHOS Publishing-año (Se consultó el día de 10 de Octubre de 2008) Página oficial de Radio Mobile. Grupo Yahoo de Radio Mobile: Fuente de documentación de Greg Bur. Contiene una guía de Radio Mobile y un instalador con la versión Página G3TVU. Tutorial de Radio Mobile que explica cómo utilizar las herramientas y un instalador con la versión Guía en PDF que resume especificaciones y funcionalidades de Radio Mobile: 99

108 APENDICE I Ethernet Ethernet es un estándar de redes de computadoras de área local con acceso al medio por contienda CSMA/CD. El nombre viene del concepto físico de ether. Ethernet define las características de cableado y señalización de nivel físico y los formatos de tramas de datos del nivel de enlace de datos del modelo OSI. La Ethernet se tomó como base para la redacción del estándar internacional IEEE Usualmente se toman Ethernet e IEEE como sinónimos. Ambas se diferencian en uno de los campos de la trama de datos. Las tramas Ethernet y IEEE pueden coexistir en la misma red. Tecnología y velocidad de Ethernet Hace ya mucho tiempo que Ethernet consiguió situarse como el principal protocolo del nivel de enlace. Ethernet 10Base2 consiguió, ya en la década de los 90s, una gran aceptación en el sector. Hoy por hoy, 10Base2 se considera como una "tecnología de legado" respecto a 100BaseT. Hoy los fabricantes ya desarrollaron adaptadores capaces de trabajar tanto con la tecnología 10baseT como la 100BaseT y esto ayuda a una mejor adaptación y transición. Las tecnologías Ethernet que existen se diferencian en estos conceptos: Velocidad de transmisión - Velocidad a la que transmite la tecnología. Tipo de cable - Tecnología del nivel físico que usa la tecnología. Longitud máxima - Distancia máxima que puede haber entre dos nodos adyacentes (sin estaciones repetidoras). Topología - Determina la forma física de la red. Bus si se usan conectores T (hoy sólo usados con las tecnologías más antiguas) y estrella si se usan hubs (estrella de difusión) o switches (estrella conmutada). 100

109 A continuación se especifican los anteriores conceptos en las tecnologías más importantes: Tecnologías Ethernet Tecnología Velocidad de Distancia Tipo de cable transmisión máxima Topología 10Base2 10 Mbps Coaxial 185 m Bus (Conector T) 10BaseT 10 Mbps Par Trenzado 100 m Estrella (Hub o Switch) 10BaseF 10 Mbps Fibra óptica 2000 m Estrella (Hub o Switch) 100BaseT4 100Mbps 100BaseTX 100Mbps Par Trenzado (categoría 3UTP) Par Trenzado (categoría 5UTP) 100 m 100 m 100BaseFX 100Mbps Fibra óptica 2000 m 1000BaseT 1000Mbps 1000BaseSX 1000Mbps 1000BaseLX 1000Mbps 4 pares trenzado (categoría 5e ó 6UTP ) Fibra óptica (multimodo) Fibra óptica (monomodo) 100 m 550 m 5000 m Estrella. Half Duplex(hub) y Full Duplex(switch) Estrella. Half Duplex(hub) y Full Duplex(switch) No permite el uso de hubs Estrella. Full Duplex (switch) Estrella. Full Duplex (switch) Estrella. Full Duplex (switch) CSMA/CD, siglas que corresponden a Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (en español, "Acceso Múltiple con Sensado de Portadora y Detección de Colisiones"), es una técnica usada en redes Ethernet para mejorar sus prestaciones. Anteriormente a esta técnica se usaron las de Aloha puro y Aloha ranurado, pero ambas presentaban muy bajas prestaciones. Por eso apareció en primer lugar la técnica CSMA, que fue posteriormente mejorada con la aparición de CSMA/CD. En el método de acceso CSMA/CD, los dispositivos de red que tienen datos para transmitir funcionan en el modo "escuchar antes de transmitir". Esto significa que cuando un nodo desea enviar datos, primero debe determinar si los medios de red están ocupados o no. 101

110 APENDICE II Tipos de Modulación (QAM & QPSK) En telecomunicación el término modulación engloba el conjunto de técnicas para transportar información sobre una onda portadora, típicamente una onda sinusoidal. Estas técnicas permiten un mejor aprovechamiento del canal de comunicación lo que posibilita transmitir más información en forma simultánea, protegiéndola de posibles interferencias y ruidos. Básicamente, la modulación consiste en hacer que un parámetro de la onda portadora cambie de valor de acuerdo con las variaciones de la señal modulada, que es la información que queremos transmitir. Dependiendo del parámetro sobre el que se actúe, tenemos los distintos tipos de modulación: * Modulación en doble banda lateral (DSB) * Modulación de amplitud (AM) * Modulación de fase (PM) * Modulación de frecuencia (FM) * Modulación banda lateral única (SSB, ó BLU) * Modulación de banda lateral vestigial (VSB, VSB-AM, ó BLV) * Modulación de amplitud en cuadratura (QAM) * Modulación por división ortogonal de frecuencia (OFDM), también conocida como 'Modulación por multitono discreto' (DMT) * Modulación por longitud de onda * Modulación en anillo Cuando la OFDM se usa en conjunción con técnicas de codificación de canal, se denomina Modulación por división ortogonal de frecuencia codificada (COFDM). También se emplean técnicas de modulación por impulsos, pudiendo citar entre ellas: * Modulación por impulsos codificados (PCM) * Modulación por anchura de impulsos (PWM) * Modulación por amplitud de impulsos (PAM) * Modulación por posición de impulsos (PPM) Cuando la señal moduladora es una indicación simple on-off a baja velocidad, como una transmisión en código Morse o radioteletipo (RTTY), la modulación se denomina manipulación, modulación por desplazamiento, así tenemos: * Modulación por desplazamiento de amplitud (ASK) * Modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK) * Modulación por desplazamiento de fase (PSK) * Modulación por desplazamiento de amplitud y fase (APSK o APK) 102

111 La transmisión de radioteletipo (RTTY) puede ser considerada como una forma simple de Modulación por impulsos codificados Cuando se usa el código Morse para conmutar on-off la onda portadora, no se usa el término 'manipulación de amplitud', sino operación en onda continua (CW). La modulación se usa frecuentemente en conjunción con varios métodos de acceso de canal. Otras formas de modulación más complejas son (PSK),(QAM),(I/Q),(QFSK),etc. Señales ópticas son moduladas aplicándole una corriente electromagnética (Electromagnetismo) que varia la intensidad del rayo láser. En materia de proyecto es menester definir claramente la modulación QAM y QPSK. Modulación de amplitud en cuadratura (QAM) La modulación de amplitud en cuadratura, en inglés Quadrature Amplitude Modulation (QAM), es una modulación digital avanzada que transporta datos cambiando la amplitud de dos ondas portadoras. Estas dos ondas, generalmente sinusoidales, están desfasadas entre si 90 en la cual una onda es la portadora y la otra es la señal de datos. Se utiliza para la transmisión de datos a alta velocidad por canales con ancho de banda restringido.se asocian gran cantidad de aplicaciones a ella: Modems superiores a 2400 bps. Multitud de sistemas de transmisión de televisión, microondas, satélite, etc. En la modulación TCM. Modems Adsl Funcionamiento de la modulación en amplitud en cuadratura La modulación QAM consiste en modular en amplitud (ASK) de forma independiente, dos portadores que tienen la misma frecuencia pero que están desfasadas entre si 90º. La señal modulada QAM es el resultado de sumar ambas señales ASK. Estas pueden operar por el mismo canal sin interferencia mutua porque sus portadoras están en cuadratura. La fórmula matemática de una señal modulada en QAM es : Las amplitudes de las dos señales moduladas en ASK (a y b),toman de forma independiente los valores discretos a n y b n correspondientes al total de los N estados de la señal moduladora codificada en banda base multinivel N= n x m. Una modulación QAM se puede reducir a la modulación simultanea de amplitud ASK n,m y fase PSK n,m de una única portadora, pero solo cuando los estados de amplitud A n,m y de fase H n,m que esta dispone, mantienen con las amplitudes de las portadoras originales a n y b n 103

112 QAM > A n (coswt) + B m (senwt) = A n,m (coswt H n,m ) Donde A n (coswt) y B m (senwt) están moduladas en ASK, A n,m esta modulada en ASK y (coswt H n,m ) es una expresión modulada en PSK A n,m = A n =A n,m cos H n,m H n,m =arctg B m / A n B m =A n,m sen H n,m Estas expresiones se deducen fácilmente a partir de la siguientes: QAM > Acos(wt h) = A coswt x cos h + Asenwt x sen h QAM > Acos(wt h) = (A cos h) x cos wt + (A sen h) x sen wt QAM > Acos(wt h) = A coswt + b senwt; por lo tanto: a=a cos h; b=a sen h La inmunidad que tiene la señal modulada en cuanto a las perturbaciones y al ruido de la línea, es mayor cuanto mas separados estén los puntos del diagrama de estados. Se trata pues de buscar una constelación de puntos con una coordenadas de amplitud y fase que hagan maxima la separación entre ellos. Ejemplos de modulación en amplitud en cuadratura 16-QAM Modulación de amplitud en cuadratura de 16 estados Cada flujo de datos se divide en gupos de cuatro bits, y a su vez en subgrupos de 2 bits, codificando cada bit en 4 estados o niveles de amplitud de las portadoras. N-QAM Cada bit se codifica en 2 n estados o niveles de amplitud de las portadoras. (como se muestra en la figura Apéndice II.1 104

113 Figura Apéndice II.1 105

114 TRANSMISIÓN POR DESPLAZAMIENTO DE FASE CUATERNARIA (QPSK) La transmisión por desplazamiento de fase cuaternaria (QPSK) o, en cuadratura PSK, como a veces se le llama, es otra forma de modulación digital de modulación angular de amplitud constante. La QPSK es una técnica de codificación M-ario, en donde M=4 (de ahí el nombre de cuaternaria, que significa 4 ). Con QPSK son posibles cuatro fases de salida, para una sola frecuencia de la portadora. Debido a que hay cuatro fases de salida diferentes, tiene que haber cuatro condiciones de entrada diferentes. Ya que la entrada digital a un modulador de QPSK es una señal binaria (base 2), para producir cuatro condiciones diferentes de entrada, se necesita más de un solo bit de entrada. Con 2 bits, hay cuatro posibles condiciones: 00, 01, 10 y 11. En consecuencia, con QPSK, los datos de entrada binarios se combinan en grupos de 2 bits llamados dibits. Cada código dibit genera una de las cuatro fases de entrada posibles. Por tanto, para cada dibit de 2 bits introducidos al modulador, ocurre un sola cambio de salida. Así que, la razón de cambio en la salida es la mitad de la razón de bit de entrada. Transmisor de QPSK En la figura Apéndice II.2 se muestra un diagrama a bloques de un modulador de QPSK. Dos bits (un dibit) se introducen al derivador de bits. Después que ambos bits han sido introducidos, en forma serial, salen simultáneamente en forma paralela. Un bit se dirige al canal I y el otro al canal Q. El bit I modula una portadora que está en fase con el oscilador de referencia (de ahí el nombre de I para el canal en fase ), y el bit Q modula una portadora que está 90 fuera de fase o en cuadratura con la portadora de referencia (de ahí el nombre de Q para el canal de cuadratura ). Figura Apéndice II.2 106

115 Puede verse que una vez que un dibit ha sido derivado en los canales I y Q, la operación es igual que en el modulador de BPSK. En esencia, un modulador de QPSK son dos moduladores, de BPSK, combinados en paralelo. En la figura Apéndice II.3 puede verse que, con QPSK, cada una de las cuatro posibles fases de salida tiene, exactamente, la misma amplitud. En consecuencia, la información binaria tiene que ser codificada por completo en la fase de la señal de salida. Figura Apéndice II.3 Consideraciones de ancho de banda para el QPSK Con QPSK, ya que los datos de entrada se dividen en dos canales, la tasa de bits en el canal I, o en el canal Q, es igual a la mitad de la tasa de datos de entrada (f b/2). En consecuencia, la frecuencia fundamental, más alta, presente en la entrada de datos al modulador balanceado, I o Q, es igual a un cuarto de la tasa de datos de entrada (la mitad de f b/2: f b/4). Como resultado, la salida de los moduladores balanceados, I y Q, requiere de un mínimo ancho de banda de Nyquist de doble lado, igual a la mitad de la tasa de bits que están entrando. f N = 2(f b/4) = f b/2 (7) Por tanto con QPSK, se realiza una compresión de ancho de banda (el ancho de banda mínimo es menor a la tasa de bits que están entrando). 107

116 Receptor de QPSK El diagrama a bloques de un receptor QPSK se muestra en la figura Apéndice II.4. El derivador de potencia dirige la señal QPSK de entrada a los detectores de producto, I y Q, y al circuito de recuperación de la portadora. El circuito de recuperación de la portadora reproduce la señal original del modulador de la portadora de transmisión. La portadora recuperada tiene que ser coherente, en frecuencia y fase, con la portadora de referencia transmisora. La señal QPSK se demodula en los detectores de producto, I y Q, que generan los bits de datos, I y Q, originales. Las salidas de los detectores de productos alimentan al circuito para combinar bits, donde se convierten de canales de datos, I y Q, paralelos a un solo flujo de datos de salida binarios. Figuara Apéndice II.4 108

117 APENDICE III Codificación Reed Solomon y Codificación Convolucional. Codificación Reed Soloman (RS) El codificador Reed-Soloman toma un bloque de información digital y añade bits redundantes. Los errores pueden ocurrir durante la transmisión o almacenamiento de información por varios motivos (p. Ej. Ruido o interferencia). El decodificador Reed- Soloman procesa cada bloque e intenta corregir los errores y recuperar la información original. El número y tipo de errores que pueden ser corregidos depende de las características del código Reed-Solomon. Propiedades de los códigos Reed-Solomon El código Reed-Soloman es un subconjunto de los códigos BCH y son de bloques lineales. Un código Reed-Soloman se especifica como RS(n,k) con símbolos de s bits. Lo anterior significa que el codificador toma k símbolos de los s bit y añade símbolos de paridad para hacer una palabra de código de n símbolos. Existen n-k símbolos de paridad de s bits cada uno. Un decodificador puede corregir hasta t símbolos que contienen errores en una palabra de código, donde 2t=n-k. El siguiente diagrama muestra una típica palabra de código Reed-Soloman (este se conoce como un código sistemático puesto que los datos se dejan inalterados y los símbolos de paridad se anexan): Ejemplo: Un código popular Reed-Soloman es RS(255,223) con símbolos de 8 bits. Cada palabra de código contiene 255 bytes de palabra de código, de los cuales 223 bytes son datos y 32 bytes son paridad. Para este código se tiene: N=255, k=223, s=8 2t=32, t=16 El decodificador puede corregir cualquier error de 16 símbolos en la palabra de código, es decir, errores de hasta 16 bytes en cualquier lugar de la palabra pueden ser automáticamente corregidos. Dado un tamaño de símbolo s, la máxima longitud de la palabra de código (n) para un código Reed-Soloman es n= Por ejemplo, la máxima longitud de un código con símbolos de 8 bits (s=8) es de 255 bytes. Los códigos Reed-Soloman pueden ser acortados haciendo un número de símbolos de datos igual a cero en el codificador, no transmitiendo estos, y reinsertando éstos en el decodificador. Los códigos Reed-Solomon son particularmente útiles para corregir burst error (cuando una serie de bits en el código de palabra se reciben con error). 109

118 Decodificación Los procedimientos algebraicos de decodificación de Reed-Soloman pueden corregir errores y datos perdidos. Un "borrado" ocurre cuando la posición de un símbolo errado es conocido. Un decodificador puede corregir hasta t errores o hasta 2t "borrados". Información sobre los "borrados" puede ser frecuentemente otorgada por el demodulador en un sistema de comunicación digital, es decir, el demodulador "marca" los símbolos recibidos que con probabilidad contienen errores. Cuando una palabra de código es decodificada, existen tres posibilidades: 1. Si 2s + r < 2t (s errores, r "borrados") entonces la palabra de código original transmitida puede ser siempre recuperada. 2. El decodificador detectará que no puede recuperar la palabra de código original e indicará este hecho. 3. El decodificador decodificará erróneamente y recuperará una palabra de código incorrecta sin indicación. La probabilidad de ocurrencia de cada una de las tres posibilidades anteriores depende del código Reed-Soloman en particular y en el número y la distribución de errores. Ganancia de Codificación La ventaja de utilizar códigos Reed-Soloman es que la probabilidad de que quede un error en los datos decodificados es, usualmente, mucho menor que la probabilidad de ocurrencia de un error si Reed-Soloman no es utilizado. Esto se conoce usualmente como ganancia de codificación. La codificación y decodificación Reed-Solomon puede ser llevada a cabo por software o hardware de propósito especial. Aritmética de Campo Finita (Galois) Los códigos Reed-Soloman se basan en un área especialista de la Matemática llamada campos Galois o campos finitos. Un campo finito tiene la propiedad de que las operaciones aritméticas (+,-,x,/,etc.) en elementos del campo siempre tienen un resultado en el campo. Un codificador o decodificador Reed-Soloman debe ser capaz de realizar estas operaciones aritméticas. Codificación Convolucional En cualquier sistema de comunicaciones es necesario recibir de forma fiable y libre de errores la información transmitida desde la fuente. Para ello existen dos estrategias posibles: 110

119 ARQ (Automatic Repeat Request), que se basa en la detección de errores, pero sin la posibilidad de corrección, solicitando al transmisor la repetición del mensaje en caso de error. FEC (Forward Error Correction), que se basa en la detección y corrección en el extremo receptor de los posibles errores. En ambos casos, es necesario añadir cierta redundancia al mensaje a transmitir para detectar o corregir estos errores, y al proceso de añadir esta redundancia es a lo que se denomina codificación de canal. La codificación convolucional y los códigos de bloques son dos de las principales técnicas empleadas en la codificación de canal. En concreto, la codificación convolucional con la decodificación de Viterbi es de las técnicas FEC más adecuadas en canales en los que la señal transmitida se ve corrompida principalmente por ruido gausiano blanco y aditivo (AWGN). Muchos canales de radio se pueden modelar como "canales AWGN", aunque también hay otros muchos, particularmente los canales de radio terrestres, en los que nos encontramos con otro tipo de deterioros en la señal, como pueden ser los causados por el multitrayecto, fading selectivo, interferencias y ruido atmosférico. Además, los propios transmisores y receptores pueden añadir espúreos y ruido de fase a la señal. Aunque la codificación convolucional con la decodificación de Viterbi puede resultar útil tratando este tipo de problemas, puede que no sea la técnica más óptima en estos casos. Por todos estos motivos durante años la codificación convolucional junto con la decodificación de Viterbi ha sido la técnica FEC predominante usada en las comunicaciones espaciales, particularmente en las redes de comunicaciones de satélites geoestacionarios, como son por ejemplo las redes VSAT. Utilizando esta técnica de codificación de canal y simples modulaciones BPSK o QPSK se puede llegar a necesitar 5dB de potencia en transmisión de la que se necesitaría si no se utilizase codificación de canal para alcanzar la misma tasa de error de bit (BER: Bit Error Rate). Esto es una reducción en watios en más que un factor de 3, y es muy útil para reducir los costes del transmisor y de la antena o permitir mayores tasas de datos para la misma potencia de transmisión y tamaño de antena. Para nuestro caso en concreto, hay que decir en la tecnología Wimax también se emplea la convolucional con la decodificación de Viterbi, pero que por un lado no se aplica a todos los bits que forman la trama y que además, no es la única codificación de canal empleada, sino que hay ciertos bits que, debido a su gran importancia dentro de la trama, se protegen adicionalmente mediante el empleo de un código CRC. Los códigos convolucionales se describen a partir de ciertos elementos como son la tasa del código, la longitud del código, la memoria del codificador y los polinomios generadores. La tasa del código, k/n, es la relación entre el número de bits que entran al codificador (k) y el número de bits que se obtienen a la salida del codificador (n). En cuanto a la longitud del código, K, denota en cuántos ciclos de codificación tiene influencia un bit que tengamos a la entrada del mismo a partir de un instante dado, ya que recordemos que este bit que tenemos a la entrada del codificador en un instante dado irá recorriendo la cadena de flipflops que forman el registro de desplazamiento. Así, un parámetro muy relacionado con K 111

120 es la memoria del codificador, m, que precisamente es el número de flip-flops que contiene el codificador. Por último, los polinomios generadores son también muy importantes a la hora de definir el funcionamiento de un codificador convolucional, y veremos mejor su significado mediante un ejemplo. La codificación convolucional se realiza básicamente mediante el uso de un registro de desplazamiento y una lógica combinacional encargada de la realización de la suma en módulo 2. El registro de desplazamiento está implementado mediante la concatenación de una serie de flips-flops, de manera que cada vez que llega un ciclo de reloj, el dato que tenemos a la entrada de un flip-flop pasa a su salida y se sitúa por tanto en la entrada del siguiente flip-flop, que ha hecho lo propio con el dato que tenía en su entrada cuando llegó el ciclo de reloj. En cuanto a la lógica combinacional que realiza la suma en módulo 2, basta con utilizar puertas XOR. En la siguiente figura podemos apreciar un ejemplo de codificador convolucional, en el que la tasa del código es 1/2, K=3 y m=2. En este codificador, los bits de entrada llegan con una tasa de k bits por segundo y obtenemos una tasa a la salida del codificador de n=2k bits por segundo. El bit de entrada se mantiene estable durante el ciclo de codificación, el cual comienza cada vez que llega un ciclo de reloj. Cuando llega el ciclo de reloj, la salida del flip-flop izquierdo se introduce en el flip-flop derecho, es decir, pasa a la salida de éste, y el bit que teníamos a la entrada del codificador previamente pasa a la salida del primer flipflop. Es entonces cuando el nuevo bit está disponible en la entrada. En cuanto al multiplexor que tenemos a la salida, conmuta durante el ciclo de reloj entre las dos posiciones, de manera que primero selecciona la salida del sumador superior y posteriormente selecciona la salida del sumador inferior, formando así el símbolo de dos bits. En cuanto a los polinomios generadores, en este caso se trata de un codificador (7,5). Estos dos números representan los polinomios generadores, ya que las representaciones binarias de estos números (111 y 101) se corresponden con las conexiones del registro de desplazamiento y los sumadores superior e inferior respectivamente. En este caso los polinomios generadores serían 1 + x + x 2 y 1 + x 2 respectivamente. Veamos ahora el funcionamiento de la codificación convolucional mediante un ejemplo. Supongamos la secuencia de entrada Supongamos también que las salidas de ambos flip-flops están inicialmente a 0. El primer ciclo de reloj hace que el primer bit a la entrada, 0, esté disponible a la entrada del codificador. Las salidas de los flip-flops son ceros y por tanto todas las entradas a ambos sumadores son también ceros, por los que la salida de ambos sumadores es 0, de manera que el símbolo de salida sería el 00. El segundo ciclo de reloj hace que el segundo bit de entrada esté disponible para el codificador. Ambos flip-flops leen los bits que tenían en sus entradas previamente, que en ambos caso eran 0. Así, las entradas al sumador superior son 100, de manera que su salida es 1. Análogamente las entradas al sumador inferior son 10, por lo que su salida también es un 1. Por tanto, el símbolo codificado esta vez sería el 11. El tercer ciclo de reloj hace que el tercer bit de entrada, un cero, esté disponible para el codificador. El primer flip-flop lee su entrada anterior, que era un 1, y el segundo flip-flop 112

121 hace lo mismo leyendo el cero que tiene en este caso en su entrada, por lo que ahora las entradas a los sumadores son 010 y 00, lo que hace que el símbolo obtenido en esta ocasión sea el 10. Después de que todos los bits de entrada hayan pasado por el codificador, la secuencia de salida sería: En este ejemplo se puede ver claramente como cada bit de entrada tiene efecto en los 3 símbolos de salida siguientes, ya que se trata de un codificador con K=3. De hecho este es un punto extremadamente importante y es lo que le da a la codificación convolucional la potencia para corregir errores. Por este motivo, si queremos que el último bit afecte a tres símbolos de salida se necesitan dos símbolos de salida adicionales. Esto se consigue introduciendo dos bits a cero en el codificador en los dos siguientes ciclos de reloj. Con esto conseguimos los dos símbolos adicionales que necesitamos y además "limpiamos" el registro de desplazamiento, de manera que para la próxima secuencia a codificar tendremos a las entradas de los flip-flops un 0, como supusimos inicialmente. En general, el número de ceros que tenemos que introducir es igual al número de flip-flops que contiene nuestro codificador. De esta explicación se pueden extraer algunas conclusiones, y es que podemos ver el algoritmo de codificación convolucional como una máquina de estados. El codificador del ejemplo tiene dos bits de memoria, lo que significa que tenemos cuatro estados posibles. Podemos decir que el estado lo definen las entradas que tienen los flip-flops en un instante dado. Por ejemplo, si en ambas entradas tenemos un cero, estaremos en el estado 00, si la primera entrada es un cero y la segunda es un uno, estaremos en el estado 01 y así sucesivamente. Asimismo, si estando en el estado 00 (ambas entradas a cero) el bit que tenemos a la entrada cuando llega el siguiente ciclo de reloj es un cero, entonces permaneceremos en el estado 00. Sin embargo, si el siguiente bit a la entrada es un uno en lugar de un cero, pasaremos al estado 10. Análogamente, si estando en el estado 10 el siguiente bit a la entrada es un cero, pasaremos al estado 01 mientras que si el bit de entrada es un 1, pasaríamos al estado 11. Por tanto podemos completar la tabla 1 que nos indica cuál es el siguiente estado dependiendo del estado en el que estamos y del bit que nos llega a la entrada y la tabla 2, que nos indica cuál es el símbolo de salida en función de nuevo del estado en el que nos encontramos y del bit de entrada que nos llega. Estado siguiente si... Estado Actual Entrada = 0 Entrada = Estado Actual Símbolo de salida si... Entrada = 0 Entrada = 1 113

122 Símbolo de salida si... Estado Actual Entrada = 0 Entrada =

123 GLOSARIO DE TERMINOS db: Se denomina decibelio a la unidad empleada en Acústica y Telecomunicación para expresar la relación entre dos potencias, acústicas o eléctricas. El db relaciona la potencia de entrada y la potencia de salida en un circuito. QoS: La QoS (Quality of Service, Calidad de Servicio) garantiza que se transmitirá cierta cantidad de datos en un tiempo dado (throughput). Una de las grandes ventajas de ATM (Asynchronous Transfer Mode Modo de Transferencia Asíncrona) respecto de técnicas como el Frame Relay y Fast Ethernet, es que soporta niveles de QoS. Esto permite que los proveedores de servicios ATM garanticen a sus clientes que el retardo de extremo a extremo no excederá un nivel específico de tiempo. Además que en los servicios satelitales da una nueva perspectiva en la utilización del ancho de banda, dando prioridades a las aplicaciones de extremo a extremo con una serie de reglas. RF: El término radiofrecuencia, también denominado espectro de radiofrecuencia o RF, se aplica a la porción menos energética del espectro electromagnético, situada entre unos 3 Hz y unos 300 GHz. Las ondas electromagnéticas de esta región del espectro se pueden transmitir aplicando la corriente alterna originada en un generador a una antena. Ultima Milla: se le llama así al tramo que va de la central del operador de telecomunicación al abonado del usuario final. AAS: Sistemas de antenas adaptables AES: Encriptación avanzada de datos ARPU: Ingreso promedio por usuario BPSK: Transmisión por desplazamiento de fase binaria BRD: Servicio de radio de banda ancha CAPEX: Gastos de capital CLEC: Operadora de cambio local Competitiva CPE: Equipo de las instalaciones del cliente CSMA/CA: acceso múltiple con detección de portadora y prevención de colisiones DES: Selección de frecuencia dinámica DOCSIS: Especificación de Interfaz de Datos sobre Servicios de Cable DSL: Línea de abonado digital DSSS: Espectro ensanchado por secuencia directa FCC: Federal Communications Commision FBWA: Acceso fijo inalámbrico de banda ancha FLASH-OFMD: Acceso rápido de baja latencia con OFMD de transferencia íntegra FDD: Duplexación de división de frecuencia FDM: Multiplexación por división de frecuencia FHHS: Espectro de dispersión con salto de frecuencia FTTN: Fibra al nodo FTTP: Fibra a las instalaciones GPS: Sistema de posicionamiento global IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers 115

124 ILEC: Operadora local de intercambio ISP: Proveedor de servicio de Internet LOS: Línea de vista (line of sight) MAC: Control de acceso a medios MSO: Operadora de servicios múltiples NLOS: Sin línea de vista (non line of sight) OEM: Fabricante de equipo original OFDM: Multiplexación por división de frecuencia ortogonal OFDMA: Acceso multiplexado por división de frecuencia ortogonal OPEX: Gastos operativos PCMCIA: Personal Computer Memory Card Internacional Association PHY: Capa física PMP: Punto a multipunto PTP: Punto a punto POP: Punto de presencia QAM: Modulación de amplitud de cuadratura QPSK: Transmisión por desplazamiento de fase de cuadratura SME: Pequeña y mediana empresa SOHO: Pequeña oficina, oficina en el hogar TDD: Dúplex por división de tiempo VoIP: Voz sobre IP Wi-Fi: Fidelidad inalámbrica WiMAX: Interoperabilidad mundial para acceso por microondas WISP: ISPs inalámbricos WLAN: Red inalámbrica local WMAN: Red inalámbrica de áreas metropolitanas WWAN: Redes inalámbricas de áreas extensas 116

125 SEMINARIO APLICACIONES DE TECNOLOGÍA WI-MAX A LA ZONA RURAL DE SAN ANDRES HIDALGO, OAXACA INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA VERSION UNO 1

126 SEMINARIO WiMax WiMax Interoperabilidad mundial de acceso por microondas. Estandar IEEE INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 2

127 SEMINARIO Escalabilidad CARACTERISTICAS Bajo Costo comparado con Tecnologías tradicionales. Basado en estándares. Opera en frecuencias con licencia y exentas de licencia. Solución a Ultima milla. INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 3

128 SEMINARIO Comparativa WiFi-WiMax El gran aspecto que saltan en esta comparativa es: Frecuencia de Operación Cobertura. INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 4

129 SEMINARIO PRINCIPALES CUALIDADES Wi-Max *El sistema WiMax, además de brindar múltiples beneficios al usuario final también posee múltiples cualidades que facilitan tanto su instalación como operación. Unas de las principales cualidades son las siguientes: 1. SOPORTE DE DIFERENTES TECNICAS DE TRANSMISION BIDIRECCIONAL FDD (basado en reparto de la frecuencia) y TDD (reparto temporal). APLICACIONES DE TECNOLOGÍA WI-MAX A LA ZONA RURAL DE SAN ANDRÉS HIDALGO, OAXACA. INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 5

130 SEMINARIO APLICACIONES DE TECNOLOGÍA WI-MAX A LA ZONA RURAL DE SAN ANDRÉS HIDALGO, OAXACA. INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 6

131 SEMINARIO APLICACIONES DE TECNOLOGÍA WI-MAX A LA ZONA RURAL DE SAN ANDRÉS HIDALGO, OAXACA. INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 7

132 SEMINARIO APLICACIONES DE TECNOLOGÍA WI-MAX A LA ZONA RURAL DE SAN ANDRÉS HIDALGO, OAXACA. INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 8

133 SEMINARIO APLICACIONES DE TECNOLOGÍA WI-MAX A LA ZONA RURAL DE SAN ANDRÉS HIDALGO, OAXACA. INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 9

134 SEMINARIO APLICACIONES DE TECNOLOGÍA WI-MAX A LA ZONA RURAL DE SAN ANDRÉS HIDALGO, OAXACA. INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 10

135 Cap. III. Análisis y desarrollo de proyecto en un sistema WiMax SEMINARIO Equipos Outdoor WiMax Equipos Indoor WiMax INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 11

136 SEMINARIO Componentes de la estación base Infraestructura de la estación base (Costo, sitio y equipos) Equipos para la estación base (Simplemente que cumpla con los mínimos requisitos por la zona de aplicación) Conexión de la red de retorno (Backhaúl) (Red alternativa por cuestiones de caída de sistema y mantenimiento) INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 12

137 SEMINARIO Características de la estación base Requerimientos del transmisor Control de nivel de potencia Aplanamiento espectral de transmisión Error de constelación Ancho de banda de canal en RF INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 13

138 SEMINARIO Requerimiento del receptor Sensibilidad del receptor Rechazo del canal adyacente y alternado en el receptor Requerimientos de frecuencia INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 14

139 SEMINARIO Marcas de equipos certificados Tres marcas de equipos WiMax estudiado en esta tesina Alvarion Siemens AirSpan INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 15

140 SEMINARIO Características Alvarion Siemens AirSpan Precio Bueno Alto Bajo Soporta IEEE e sí no sí Cobertura Buena Buena Poco Alcance Funcionalidad y operación Buena Buena Bajo Mantenimiento Bueno Delicado Delicado Suministro de energía sí no sí Protocolo SNMPv8 sí no no INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 16

141 SEMINARIO Solución Alvarion BreezeMAX Estación base modular La estación base se compone de seis elementos, a saber: a) Chasis, b)unidad de procesamiento de red (NPU), c)unidad de Acceso, d)unidad para la conexión al sistema de potencia (PIU), e)unidad de suministro de energía (PSU) y f)unidad de ventilación (AVU). Todos los módulos son intercambiables, y la alta disponibilidad se puede proporcionar con esquemas de redundancia múltiples. INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 17

142 SEMINARIO Unidad de procesamiento de la red (NPU) Trafica la agregación de todas las unidades de/desde la red de retorno a través de una interfaz de red vía 100/1000 BaseT. Clasificación de tráfico y establecimiento de la conexión de iniciación. Manejo de los Niveles de Acuerdos de Servicio (SLA). Manejo de toda la estación base, operación y control de alarmas. INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 18

143 SEMINARIO Unidades de acceso interiores/exteriores Unidad de acceso para interiores El módulo de la unidad de acceso IDU contiene la MAC y el módem inalámbrico del estándar IEEE e/HiperMAN y es responsable del establecimiento de la conexión de red inalámbrica y del manejo del ancho de banda INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 19

144 Unidad de acceso para exterior SEMINARIO La estación base funciona utilizando TDD dúplex, aumentando dramáticamente la eficiencia del sistema. Se diseño para proporcionar una alta ganancia al sistema y robustez ante interferencia, utilizando alta potencia en la transmisión y un modo de bajo ruido. INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 20

145 SEMINARIO Unidad para la conexión al sistema de potencia (PIU). Sirve de interfaz entre la fuente de potencia propia de la caseta de telecomunicaciones y el módulo PSU. Filtra y estabiliza la entrada de potencia a la estación base. Protege a la estación base de sobrevoltajes, cortos circuitos, polarización inversa y picos de voltaje. Filtra interferencia de alta (emisiones radiadas) y baja frecuencia (emisiones guiadas) hacia la fuente de potencia. Puede utilizarse una adicional para proveer posibilidad de interconexión a dos fuentes de alimentación externas. INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 21

146 SEMINARIO Unidad de suministro de energía (PSU) El PSU es una fuente de 48VDC que ocupa una única ranura del chasis. Cada estación base tiene la posibilidad de albergar hasta 4 módulos PSU posibilitando la implementación de esquemas n+1. Unidad de ventilación (AVU) Este módulo se compone de una cámara de ventilación para el flujo natural de aire y de un compartimiento con hasta 10 abanicos para la convección forzada. Este compartimiento, incluye un módulo interno de alarmas. INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 22

147 La plataforma BreezeMAX proporciona varios tipos de CPE para brindar a operadores la flexibilidad de servir una variedad de costos para usuarios profesionales y en la última milla, con la flexibilidad de ser auto instalado. Todos los CPEs BreezeMAX son accionados por chips WiMAX de Intel. Equipos de abonados ó CPE s SEMINARIO INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 23

148 SEMINARIO Sistema de Gestión AlvariStar Este sistema se soporta sobre la arquitectura SNMP8. Satisface las siguientes funcionalidades de gestión: a) Descubrimiento de dispositivos b) Inventario de dispositivos c) Topología d) Gestión de Fallas e) Gestión de Servicio f) Recopilación de datos g) Monitoreo del desempeño h) Gestión de la seguridad i) Gestión de la configuración INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 24

149 SEMINARIO 4.1 Introducción a Radio Mobile. RADIO MOBILE es un programa de simulación de radio propagación gratuito desarrollado por Roger Coudé para predecir el comportamiento de sistemas radio, simular radio enlaces y representar el área de cobertura de una red de radiocomunicaciones, entre otras funciones. El software trabaja en el rango de frecuencias entre 20 Mhz y 20 Ghz y está basado en el modelo de propagación ITM (Irregular Terrain Model) o modelo Longley-Rice. Radio Mobile utiliza datos de elevación del terreno que se descargan gratuitamente de Internet para crear mapas virtuales del área de interés, vistas estereoscópicas, vistas en 3-D y animaciones de vuelo. INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 25

150 SEMINARIO Fig Mapa mundial creado con Radio Mobile utilizando datos de elevación SRTM. INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 26

151 SEMINARIO Obtención de mapa y elevación. Los datos de elevaciones se van a descargar de Internet del proyecto de la NASA Shuttle Radar Topography Misión (SRTM) que provee datos de altitud. Con una precisión de 3 segundos de arco (100 mts). Fig Imagen Satelital de San Andrés y sus alrededores. INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 27

152 SEMINARIO Mapa de elevaciones. Accedemos a Archivo > propiedades de Mapa. 1. Determinamos la fuente de datos de elevaciones. En este caso utilizaremos los datos SRTM de la NASA. Especificamos el path del directorio local que ha creado para almacenar los datos SRTM. 2. Seleccionamos la longitud y latitud del centro de la región de trabajo. Es decir: NOMBRE: ALTITUD: COORDENADAS: SAN ANDRES HIDALGO, OAXACA mts. Sobre el nivel del mar Longitud N Latitud O INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 28

153 SEMINARIO INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 29

154 SEMINARIO A partir de estos datos Radio Mobile produce mapas de elevaciones que pueden ser superpuestos a imágenes con mapas topográficos, fotografías aéreas o imágenes de satélite que se descargarán de fuentes de Internet como MapPoint, VirtualEarth, MapQuest y GoogleMap INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 30

155 SEMINARIO INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 31

156 SEMINARIO CREANDO LA RED DE TRABAJO. Establecemos nuestro objetivo que es ofrecer cobertura en los pueblos de San Andrés Hidalgo desde la cabecera municipal que es Huautla de Jiménez, perteneciente al estado de Oaxaca. Para ello se emplazará una Estación base y varias unidades de recepción y se estudiará su área de cobertura. Ya tenemos el mapa de elevaciones de la zona de interés. Con la superposición urbana así como carreteras. INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 32

157 SEMINARIO Fig Parámetros para la red en WiMax de nuestro proyecto. INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 33

158 SEMINARIO El CPE (Equipo Local del Cliente) es un equipo de telecomunicaciones usado tanto en interiores como en exteriores para originar, encaminar o terminar una comunicación. El equipo puede proveer una combinación de servicios incluyendo datos, voz, video y un host de aplicaciones multimedia interactivos. INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 34

159 SEMINARIO Fig Parámetros de sistema para las CPE s de la red INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 35

160 SEMINARIO Sistemas. Se pueden definir sistemas que guardarán la información de los equipos que se quiere simular en un emplazamiento. Por ejemplo, un Sistema 1 genérico tiene una antena situada a 12m, una tarjeta de potencia 200mW con sensibilidad 93dBm, pérdidas de los conectores para sus equipos de 3dB, etc. Este sistema a la hora de diseñar la red, se puede asociar a una UNIDAD para que en ese emplazamiento se simule que estarían funcionando equipos con estas características. INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 36

161 SEMINARIO Posicionamiento de unidades. Las unidades se van a emplazar a partir de la posición del cursor en el mapa. No obstante, las unidades también se pueden posicionar introduciendo sus coordenadas geográficas. Posicionamos el cursor en el emplazamiento de la unidad. - Si deseamos buscar el punto de mayor elevación de una zona, seleccionamos dicha zona con el botón izquierdo del ratón y pinchamos sobre el icono de la barra de herramientas Encontrar la mayor altitud o seleccione Ver > Encontrar la mayor Altitud. - Si desea buscar el punto de menor elevación, seleccione Ver > Encontrar la menor Altitud. INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 37

162 SEMINARIO Fig Estableciendo los miembros de la red INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 38

163 SEMINARIO Emplazamiento final de nuestras unidades y Estación Base asi como su Asociación. INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 39

164 SEMINARIO ENLACES DE RADIO. Abrimos la herramienta en Herramientas > Enlace de radio y observaremos la siguiente ventana: INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 40

165 SEMINARIO Fig Ficha Técnica del enlace de Radio entre Estación Base y CPE A. INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 41

166 SEMINARIO Fig Estadísticas del comportamiento del enlace Estación Base-CPE A. INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA 42