Conceptos Básicos de Telecomunicaciones

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1 Conceptos Básicos de Telecomunicaciones EsLaRed 2008 Ermanno Pietrosemoli Escuela Latinoamericana de Redes (Fundación EsLaRed) ULA Mérida Venezuela 11/9/2008 Pietrosemoli 1

2 Agenda Técnicas de multiplicidad o multiplex Estándares Red de Acceso Red de Transporte 11/9/2008 Pietrosemoli 2

3 Técnicas de Acceso FDMA: Frequency Division Multiple Access TDMA:Time Division Multiple Access CDMA: Code Division Multiple Access SDMA: Space Division Multiple Access

4 Comparación de Técnicas de Acceso tiempo Código FDMA Usuario3 Usuario 2 Usuario1 A cada usuario se Le asigna una frec. distinta frecuencia tiempo tiempo Usuarior 3 Usurio 2 Usuario1 TDMA Varios usuarios utilizan el mismo canal de frec. frecuencia secuencialmente Las ranuras de tiempo se repiten SDMA CDMA o Spread Spectrum frecuencia 11/9/2008 Pietrosemoli 4

5 Multiplexaje en Frecuencia (FDM). M1(f B2 M3(f) B1 f M2(f) B3 f f Multiplexor en Frecuencia (FDM) ~ Subportadoras f1, f2 y f3 0 ESPECTRO RESULTANTE Canal 1 Canal 2 f1 f2 f3 2B1 Bg 2B2 Bg 2B3 Ancho de Banda Total Canal 3 f 11/9/2008 Pietrosemoli 5

6 Multiplexaje por División de Tiempo (TDM). m1(t) t 1 m2(t) Ts/ t 3 m3(t) t Ts Vi = 3/Ts bps Multiplexor en el Tiempo (TDM) Reloj 0 Canal 1 Canal 2 Canal Ts Vo = 9/Ts = 3Vi bps 0 t 11/9/2008 Pietrosemoli 6

7 OFDM en a y g Cada canal de 20 MHz contiene 52 subportadoras Detalle de un canal Cada subportadora es de 300 khz 11/9/2008 Pietrosemoli 7

8 Técnicas de Bilateralidad FDD: Frequency Division Duplexing TDD:Time Division Duplexing CDD: Code Division Duplexing

9 Analogía Gráfica de CDMA: Aquí se superponen dos mensajes, Uno escrito en azul y otro escrito en amarillo Un filtro azul permite revelar lo escrito en amarillo Un filtro amarillo permite revelar lo escrito en azul 11/9/2008 Pietrosemoli 9

10 Banda Esparcida (Spread Spectrum) Secuencia Seudoaleatoria (Pseudo Noise Sequence) también llamada Direct Sequence Salto de Frecuencia (Frequency Hopping) 11/9/2008 Pietrosemoli 10

11 Banda Esparcida (Spread Spectrum) Frecuencias más usadas 915 MHz, 2,4 GHz ó 5,8 GHz En muchos países estas bandas de frecuencia no requieren de permiso gubernamental, siempre que no se excedan ciertos límites en la potencia de transmisión 11/9/2008 Pietrosemoli 11

12 Ensanchamiento del espectro: Secuencia Seudoaleatoria Los datos y la secuencia de Barker se combina mediante la función XOR 11/9/2008 Pietrosemoli 12

13 Mecanismo DSSS 11/9/2008 Pietrosemoli 13

14 Espectros en Transmisión DSSS Señal buscada Interferencia Interferencia Ruido Bandabase Receptor Filtro Señal filtrada Señal Señal Interferencia 11/9/2008 Pietrosemoli 14

15 Espectro de una señal Frequency Hopping Potencia de la Señal frecuencia Señal saltando a diferentes frecuencias en diferentes instantes tiempo 11/9/2008 Pietrosemoli 15

16 ORGANIZACIONES QUE GENERAN ESTANDARES de jure: UIT Unión Internacional de Telecom. (antes CCITT) ISO International Standards Organization IEC International Electrotechnical Commission ETSI European Telecom. Std. Institute CEN/CENELEC Com. Europeene de Norm. Elect. ANSI Amer. Nat. Standards Institute NIST National Institute for Std. & Technology CITEL Comisión Interamericana de Telecomunic. 11/9/2008 Pietrosemoli 16

17 11/9/2008 Pietrosemoli 17

18 ORGANIZACIONES QUE GENERAN ESTANDARES de facto: IEEE Int. Instit. of Electrical & Electronic Eng. ECSA Exchange Carriers Standards Assoc. EIA Electronic Industry Association TIA Telecom. Industry Association OSF Open Software Foundation IETF Internet Engineering Task Force Wi-Fi Wireless Fidelity Alliance BELLCORE Bell Communications Research ECMA European Computer Manufacturers Assoc. CEPT Conf. European of Posts et Telecomm. WECA Wireless Carriers association WiMax Forum 11/9/2008 Pietrosemoli 18

19 Redes de Telecomunicaciones Red de Transporte (larga distancia) Red de Acceso, también llamada la última milla, o la primera milla 11/9/2008 Pietrosemoli 19

20 Red de Transporte Hoy en día estas redes son principalmente de fibra óptica, utilizando MPLS, ATM sobre SONET/SDH y algunas veces IP sobre ATM o POS. Ethernet está penetrando este segmento. También se utilizan satélites, por su facilidad para salvar grandes distancias y no requerir derecho de vía. Todavía existen en muchos países redes de microondas, sea analógicas o digitales 11/9/2008 Pietrosemoli 20

21 Red de Transporte Empiezan a aparecer también redes específicas para transmisión de datos, generalmente basadas en IP y en enrutadores de alta velocidad Particular mención merecen los enrutadores ópticos, que asignan rutas basadas en longitudes de onda 11/9/2008 Pietrosemoli 21

22 Red de Transporte Operadas casi siempre por empresas telefónicas, sea estatales o privadas Las velocidades llegan a 10 Gbit/s, pero con la introducción de la técnica de DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), se pueden alcanzar hasta 3200 Gbit/s en un solo par de fibras 11/9/2008 Pietrosemoli 22

23 Jerarquías as Sincrónicas nicas Opticas: OC (Sonet( Sonet) ) y STM (SDH) OC Mbps STM-0 OC Mbps STM-1 OC Mbps STM-3 OC Mbps STM-4 OC Mbps STM-6 OC Mbps STM-8 OC Mbps STM-12 OC Mbps STM-16 OC Mbps STM-64 11/9/2008 Pietrosemoli 23

24 Consideraciones sobre el Acceso: Hasta el 50% del costo total de un circuito está en la red de acceso, o primera milla Mientras las WANs han visto grandes avances con la introducción de Frame Relay, Fibras Opticas y ahora enrutamiento óptico, los avances en la red de acceso son menos espectaculares 11/9/2008 Pietrosemoli 24

25 Latinoamérica mejora su conectividad 11/9/2008 Pietrosemoli 25

26 Red de Acceso Para bajas velocidades la solución más difundida es mediante módems y líneas telefónicas También se utilizan diferentes tecnologías inalámbricas, sea ad hoc o basadas en telefonía celular 11/9/2008 Pietrosemoli 26

27 Tendencias Tecno-económicas económicas 0 Los costos de transmisión, procesamiento y almacenamiento...tienden a cero Las Redes......convergen en una! tiempo time Dispositivos Conectados Ubicacaciones Transacciones Aplicaciones Complejidad Requerimientos de ancho de banda...tienden a infinito 11/9/2008 Pietrosemoli 27

28 Red de Acceso Para altas velocidades (broadband) hay una gran variedad de alternativas que se pueden agrupar en tres categorías: Basadas en líneas telefónicas Basadas en sistemas de televisión por cable Sistemas inalámbricos, terrestres o satelitales 11/9/2008 Pietrosemoli 28

29 Red de Acceso Basadas en líneas telefónicas: Se conocen como DSL (Digital Subscriber Lines), Líneas Digitales de Suscritor de la que existen varias variantes tales como ADSL, VDSL, HDSL etc, agrupadas bajo la denominación genérica xdsl ISDN o Red Digital de Servicios Integrados, está siendo sustituida por DSL Fibra óptica hasta el usuario: Metro Ethernet, FTTH, FTTC, FTTB 11/9/2008 Pietrosemoli 29

30 Transmisión por cables de energía Limitada a la zona servida por el mismo transformador (220V tiene un número mayor de clientes que 117V) Velocidad máxima de hasta 200 Mbit/s, Interferencia a recepción de radio y de aparatos eléctricos Se puede utilizar Spread Spectrum para combatir el ruido No termina de arrancar 11/9/2008 Pietrosemoli 30

31 Transmisión por cables de energía 11/9/2008 Pietrosemoli 31

32 Home Plug Alliance April 2002 issue of PC World magazine 11/9/2008 Pietrosemoli 32

33 11/9/2008 Pietrosemoli 33

34 Modalidades de transmisión Inalámbrica Sistemas Celulares (GSM, GPRS, EDGE, UMTS, HSPA, LTE) CDMA, EVDO, Redes de Area Local Inalámbricas (WLAN) Bucle local Inalámbrico (WLL, LMDS, WiMax) Transmisión Optica Inalámbrica Transmisión vía Satélite 11/9/2008 Pietrosemoli 34

35 Redes Cooperativas Inalámbricas Cada nodo sirve de puente para los demás El protocolo de enrutamiento se encarga de establecer la trayectoria dinámicamente 11/9/2008 Pietrosemoli 35

36 Redes en Malla Las Redes en Malla, o Mesh Networks a veces llamadas redes ad hoc se caracterizan porque cada nodo le proporciona conectividad a los nodos adyacentes. Con esto se logra salvar obstáculos que bloquean la línea de vista y es posible suministrar más de un camino para cada nodo permitiendo un sistema más robusto, utilizado en principio por los militares, pero con interesantes aplicaciones civiles. También prometen aliviar el problema de la interferencia ya que cada nodo transmite a muy poca potencia, y se hace un uso más eficiente del ancho de banda disponible 11/9/2008 Pietrosemoli 36

37 WiMax 11/9/2008 Pietrosemoli 37

38 WiMax 11/9/2008 Pietrosemoli 38

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