SERIE DE FOURIER

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SERIE DE FOURIER

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REDES DE ACCESO

Es aquella parte de la red de comunicaciones que conecta a los usuarios finales con algún proveedor de servicios y es complementaria a la red de núcleo. Muchos de los avances tecnológicos que se pueden percibir directamente en el área de las telecomunicaciones corresponden a esta parte de la red, la misma que puede subdividirse en red de distribución/agregación y led de última milla.

TIPOS DE REDES DE ACCESO

RED DE ACCSO xDSL

La red xDSL es un grupo de tecnologías de comunicación que permiten transportar información multimedia a mayores velocidades, que las que se obtienen vía modem, simplemente utilizando las líneas telefónicas convencionales.

Puesto que la red telefónica también tiene grandes limitaciones, tales como la de que su ancho de banda tan solo llega a los 4Khz, no permite el transporte de aplicaciones que requieran mayor amplitud de banda, nace la tecnología DSL (Digital Subscriber Line), que soporta un gran ancho de banda con unos costes de inversión relativamente bajos y que trabaja sobre la red telefónica ya existente, y que convierte la línea analógica convencional en una línea digital de alta velocidad.

Son unas tecnologías de acceso punto a punto a través de la red telefónica pública (circuitos locales de cable de cobre) sin amplificadores ni repetidores de señal a lo largo de la ruta del cableado, que soportan un gran ancho de banda entre la conexión del cliente y el primer nodo de la red, que permiten un flujo de información tanto simétrico como asimétrico y de alta velocidad sobre el bucle de abonado.

xDSL es una tecnología en la que se necesita un dispositivo módem xDSL terminal en cada extremo del circuito de cobre, que acepte flujo de datos en formato digital y lo superponga a una señal analógica de alta velocidad.

El factor común de todas las tecnologías xDSL es que funcionan sobre líneas de cobre simples, y aunque cada una tiene sus propias características, todas utilizan la modulación para alcanzar elevadas velocidades de transmisión.

Esta tecnología ofrece servicios de banda ancha sobre conexiones que no superen los 6 kms de distancia entre la central telefónica y el lugar de conexión del abonado; dependiendo de:

•Velocidad alcanzada

•Calidad de las líneas

•Distancia

•Calibre del cable

•Esquema de modulación utilizado.

La ventaja de las técnicas consiste en soportar varios canales sobre un único par de cables. Basándonos en esto, los operadores telefónicos proporcionan habitualmente tres canales: dos para datos (bajada y subida) y uno para voz.

Los servicios envío y recepción de datos se establecen a través de un módem xDSL.

1.Estos datos pasan por un dispositivo, llamado "splitter", que permite la utilización simultánea del servicio telefónico básico y del servicio xDSL.

2.El splitter se coloca delante de los módems del usuario y de la central; está formado por dos filtros, uno paso bajo y otro paso alto cuya finalidad es la de separar las señales transmitidas por el canal en señales de alta frecuencia (datos) y señales de baja frecuencia (Telefónicas).

CANAL DOWNSTREAM (DE BAJADA)


Desde la central telefónica hasta el usuario, con el que se pueden alcanzar velocidades entre 1.544 Mbps y 6.3 Mbps. Este canal se puede presentar al usuario como uno solo, ó múltiples subcanales, siempre dependiendo de la función a realizar.
Las transmisiones de recepción residen en la banda de espectro mas alta


CANAL UPSTREAM (O SUBIDA)


Desde el usuario hasta la central telefónica, con velocidades que varían entre 16 Kbps y 640 kbps. Las transmisiones de envió residen en la banda de espectro mas alta (centerarse de Khz)


CANAL TELEFÓNICO


Puede ser usado para el servicio tradicional telefónico (RTB) o bien para RDSI (Red Digital de Servicios Integrados). Este canal es separado de los dos anteriores mediante el uso de filtros externos, y es alimentado por la central telefónica, para mantenerlo operativo aún en el caso de una caída de tensión en la oficina o casa del abonado. Las transmisiones de envió y recepción de voz, se realizan en la banda base, de hasta 4 KHz.

TIPOS DE REDES xDSL


Tabla 1 Comparativa entre algunos tipos de xDSL

La cantidad de abonados DSL ha venido aumentado a una gran velocidad, a finales del tercer cuatrimestre del pasado año ya había más de 30 millones de usuarios individuales y de negocios servidos por DSL, y se esperaba que el año concluyera con más de 36 millones si se mantenía la tasa de crecimiento mensual de 1.67 millones de accesos.

La técnica ADSL, por su carácter asimétrico, se adapta mejor al mercado residencial por lo que ha sido la más extendida a nivel mundial. Ésta va a ser objeto de análisis al igual que VDSL, que se puede emplear tanto en el sector residencial como en el corporativo.

ADSL

El ADSL es una técnica para la transmisión de datos a gran velocidad sobre el par de cobre. Una diferencia entre el esquema de modulación empleado por ella y las usadas por los módems en banda vocal (V.32 a V.90), es que estos últimos sólo transmiten en la banda de frecuencias usada en telefonía (300 Hz a 3400 Hz), mientras que los módems ADSL operan en un margen de frecuencias mucho más amplio que va desde los 24 KHz hasta los 1104 KHz, aproximadamente. Esto hace que el ADSL pueda coexistir en un mismo lazo de abonado con el servicio telefónico, pues no se solapan sus intervalos de frecuencia, cosa que no es posible con un módem convencional pues opera en banda vocal, la misma que la telefonía, lo que constituye otra diferencia de gran importancia.

FUNCIONAMIENTO Y CARACTERÍSTICAS DE ADSL

Al tratarse de una modulación asimétrica, o sea, en la que se transmiten diferentes caudales en los sentidos Usuario-Red y Red-Usuario, el módem ADSL situado en el extremo del usuario es distinto del ubicado al otro lado del lazo, en la central local. En la Figura 3 se muestra un enlace ADSL entre un usuario y la central local de la que depende. En dicha figura se observa que además de los módems situados en el domicilio del usuario (ATU-R o ADSL Terminal Unit-Remote) y en la central (ATU-C o ADSL Terminal Unit-Central), delante de cada uno de ellos se ha de colocar un dispositivo denominado "splitter" (divisor). Este dispositivo no es más que un conjunto de dos filtros: uno paso alto y otro paso bajo. La finalidad de estos filtros es la de separar las señales transmitidas, o sea, las señales de baja frecuencia (telefonía) de las de alta frecuencia (ADSL).

En una primera etapa coexistieron dos técnicas de modulación para el ADSL: CAP (Carrierless Amplitude/Phase, Modulación de fase y amplitud con supresión de portadora) y DMT (Discrete MultiTone, Modulación multitono discreto). Finalmente los organismos de estandarización (ANSI, ETSI e ITU) optaron por la solución DMT. Básicamente consiste en el empleo de múltiples portadoras y no sólo una, que es lo que se hace en los módems de banda vocal. Cada una de estas portadoras (denominadas subportadoras) es modulada en cuadratura (modulación QAM) por una parte del flujo total de datos que se van a transmitir. Estas subportadoras están separadas entre sí 4,3125 KHz, y el ancho de banda que ocupa cada subportadora modulada es de 4 KHz. El reparto del flujo de datos entre subportadoras se hace en función de la estimación de la relación Señal/Ruido en la banda asignada a cada una de ellas. Cuanto mayor es esta relación, tanto mayor es el caudal que puede transmitir por una subportadora. Esta estimación de la relación Señal/Ruido se hace al comienzo, cuando se establece el enlace entre el ATU-R y el ATU-C, por medio de una secuencia de entrenamiento predefinida.


La técnica de modulación usada es la misma tanto en el ATU-R como en el ATU-C. La única diferencia consiste en que el ATU-C dispone de hasta 256 subportadoras, mientras que el ATU-R sólo puede disponer como máximo de 32. El algoritmo de modulación se traduce en una IFFT (Transformada Rápida de Fourier Inversa) en el modulador, y en una FFT (Transformada Rápida de Fourier) en el demodulador situado al otro lado del enlace. Estas operaciones se efectúan fácilmente por el núcleo del módem al desarrollarse sobre un DSP; las mismas se describen a continuación:

•El modulador del ATU-C, hace una IFFT de 512 muestras sobre el flujo de datos que se ha de enviar en sentido descendente.

•El modulador del ATU-R, hace una IFFT de 64 muestras sobre el flujo de datos que se ha de enviar en sentido ascendente.

•El demodulador del ATU-C, hace una FFT de 64 muestras tomadas de la señal ascendente que recibe.

•El demodulador del ATU-R, hace una FFT, sobre 512 muestras de la señal descendente recibida.


Las últimas modificaciones a los estándares sobre ADSL han llevado al desarrollo de una nueva generación de módems capaces de transmitir hasta 8,192 Mbps en sentido descendente y hasta 0,928 Mbps en sentido ascendente. La separación de los trayectos en ADSL se efectúa por Multiplexación por División en Frecuencias (FDM) o por Cancelación de Eco, siendo esta última la que se ha impuesto.


HDSL (High Bit Rate Digital Suscriber Line)


HDSL es una nueva tecnología que permite aprovechar los pares de cobre que conforman la planta externa telefónica para la transmisión de señales digitales con velocidades de hasta 2.048 Mbps. En el desarrollo de HDSL, los expertos tuvieron que ajustarse a las características físicas y a las distancias medias empleadas en los servicios de telefonía básica 2 a 4 km.

Esta red se basa en un código de línea orientado a obtener más distancia de cable de cobre sin repetidores. Está basado en 2B1Q (dos-binario, uno cuaternario) a diferencia del ISDN básico. Al contrario de T1 que usan un par de alambre para transmitir y un par para recibir a 1.544 Mbps (half duplex), HDSL emplea dos pares de cada uno operando en modo full duplex (traslado bidireccional). Campo E1 - T1 operan a 1.544 Mbps o 2.048 Mbps full duplex.. El alcance de la transmisión depende en la medida del alambre de cobre desplegado. En la mayoría de los tendidos se utilizan alamabres 24 AWG, con longitudes promedio de 3,000 pies (915 metros) a 4,200 pies (1,280 metros). El Campo T1 /E1 puede alcanzar 5 millas (8 km). con conductores 19 AWG

También existe la posibilidad de emplear un sólo par, en cuyo caso se pueda transmitir solo 15 canales de 64 kbps. Sin embargo, las interfaces externas de la HTU-C y la HTU-R siguen siendo de 2.048 Mbps de acuerdo a las normas G3703/G.704 del ITU-T. Para soportar la atenuación y posibles disturbios que se presentan en la línea, HDSL emplea una sofisticada técnica de ecualización adaptativa. Esto quiere decir que en todo momento se tiene respuesta a la frecuencia que presenta el canal.

Esta tecnología plantea la solución de la ingeniería de comunicaciones: la compensación continua de la señal, a través de considerar las condiciones existentes en el cable por donde se transmite la información. Así la técnica crea un modelo matemático del cable de cobre que permite al sistema de transmisión compensar las distorsiones originadas en el medio, La técnica hace que los 2.048 Mbps lleguen al cliente a través del dispositivo HDSL, y de ahí que la trama se divida en dos, una por cada par de cobre. Al llegar la señal al otro extremo se reensamblan las 2 señales, y se restituyen los 2.048 Mbps con la estructura de trama completa. Esto pudiera hacer a la técnica menos tolerante al ruido, sin embargo en el uso de la ecualización adaptativa se tienen resueltos dos aspectos: reducir el ancho de banda en el cobre por una parte, y compensar las señales por defectos en la transmisión.


ESPECIFICACIONES:


LÍNEA HDSL:

•Formato de señalización: Full Duplex 1040kb/s, código de la línea 2B1Q (cada uno de 2 pares)

•Nivel de Transmisión Especificado: +13.5 dBm (+ / - 1 dBm)

•Retorno: 20 dB, 40 kHz a 200 kHz

•Pérdidas: 35 dB a 260 kHz @ 135 ohms

•Retardo de Transmisión: menos de 300 microsegundos.


CARACTERÍSTICAS:


•Es un módem completo con ETSI ETR152 para dos pares de transmisión a 5 Km y un sólo par de transmisión a 3,5 Km.

•Tiene un software desde LTU a NTU.

•Interfaz múltiple la cual incluye E1, E1/PARA, E1 fraccional, Nx64 Kps, E1 y Nx64 juntos y 10 BaseT.

•Puede convertir Nx64Kbps a la estructura E1.

•Extensa redundancia operativa sobre una línea y la protección 1+1 E1.

•Extensa capacidad de administración a través de una interfaz local y/o cable de cobre xDSL SNMP sistema de administración de red.

•Repetidor transparente opcional.

•Operación punto a multipunto.


El sistema de cable de cobre HDSL ha sido diseñado para los requerimientos de los clientes ofreciéndoles flexibilidad a transmisión digital proveyendo la opción para transmitir señales de 2 Mbps bidireccionales sobre una o dos pares trenzados de cobre.

•El sistema puede transmitir señales E1 a velocidades de 2.048 Mbps, utilizando las líneas de cobre existentes.

•El sistema HDSL provee extensiva operación punto a multipunto así como también como inmunidad a ruidos cercanos, ruido ETSI, ruido de Impulso y microinterrupciones proveyendo a sus clientes con un desarrollo de transmisión que excede el conjunto de requerimientos en el Standard ETSI ETR 152 para HDSL.

•Cuenta con una extensa capacidad de administración que añade valor al sistema permitiendo la configuración, por defecto sin un ambiente amigo a usuario. El sistema HDSL permite a sus clientes beneficios desde aplicaciones como InternetWorking corporativo, videoconferencia y acceso central de datos remotos.


BENEFICIOS


•Requiere un simple par trenzado de cobre que transmite a la misma distancia y datos que el HDSL estándar. HDSL permitiría a los proveedores de servicio de Telecomunicaciones enfrentar rápidamente el incremento de demandas para altas velocidades de servicios de transmisión en áreas donde existen pares de cobre.

•Si el servicio provee conexiones HDSL con dos pares trenzados de cobre, este puede alcanzar el doble del promedio de datos para la misma distancia de 4 Km

•Alta Calidad de Transmisión

•Fácil y rápida Instalación

•Rapido Despliegue de Fiabilidad de Alta Integración.

•Evolución no traumática a Fibra

HDSL2


Este tipo de módem tiene flexibilidad que permite una amplia gama de aplicaciones y alcanza un gran objetivo de mercado que hoy es el HDSL2, además de todas las transmisiones típicas T1 y E1 tales como acceso remoto de datos, rápido acceso a la Internet para residencia o clientes de negocios, sistema de voz, o videoconferencia. Esto es debido al factor que HDSL2 está optimizado para una transmisión que prácticamente tiene una velocidad de datos desde 160 Kbps a 2,3 Mbps, y este tiene la opción de un POTS para acceso simultáneo de datos y servicio telefónico analógico. Por esto es posible usar HDSL2 en transmisiones de velocidades baja de datos. HDSL2 es un factor optimizado por este tipo de servicio y puede ser programado para transmitir en promedio adaptativa o en un modo promedio de arreglo.

Mientras el HDSL2, es decir de dos pares es usado principalmente por operadores de telecomunicaciones para transportar aplicaciones y alquiler de líneas para corporaciones grandes, ya que este módem corre sobre una simple línea. HDSL2 es un servicio simétrico, ofreciendo el mismo promedio, ofreciendo la misma transmisión de datos ambos hacia el usuario final.

En caso de la falla de transmisión en uno de los pares, el otro par continúa funcionando correctamente.

El Repetidor HDSL tiene capacidades de dirección extensas que incluyen software remoto para la transmisión y localización de la falta. Por ejemplo, el sistema de dirección le permite que determine si una falta se localiza entre el LTU y el repetidor, o entre el repetidor y el NTU.


APLICACIONES

Una de las principales aplicaciones de HDSL es el acceso de última milla a costo razonable a redes de transporte digital para RDI, redes satelitales y del tipo Frame Relay.

La tecnología HDSL tiene cabida en las comunicaciones de redes públicas y privadas también. Cada empresa puede tener requerimientos diferentes, orientados al uso de líneas privadas de fácil acceso y obtención para que con productos de tecnología HDSL se puedan obtener soluciones de bajo costo y alta efectividad. Entre las distintas aplicaciones de HDSL se tienen:


REDES PRIVADAS


Las aplicaciones son variadas y van desde realizar enlaces E1 en campus para interconectar redes locales LAN a LAN en ambientes diversos, para conectar PABX s a PABX s, como extensión de enlaces digitales E1, como enlace remoto de videoconferencia, y suministrador de enlaces voz/datos digitales en general.

El Campo T1 / E1 es la primera aplicación del HDSL para las redes privadas. La tecnología ha sido usada por portadores durante algún tiempo como una manera rentable de extender líneas T1. El DSUs puede configurarse para apuntalar funcionamiento (conectando dos puentes, por ejemplo), o extender el punto T1 de terminación de servicio del portador a los predios de un cliente. Cuando se emplea como un extender, el DSU pasa a lo largo de la red señales de mando que usan parte de 8 Kbps convencionalmente reservado para T1. La unidad no altera o procesa la información a transferirse.


CONEXIÓN DE PABX S A PABX S


En la parte relativa a costo una solución con HDSL representa un 25% de lo pagado por un enlace microondas. El porvenir de HDSL en la parte de redes privadas, está trazado a partir de los siguientes hechos:

•Es una tecnología emergente que no busca aterrizar sueños de conexión de alta velocidad, ya es una realidad que conecta al usuario por par físico en banda ancha.

•Es una solución simple en su implementación, para afrontar decisiones de conexión complejas, que implican soluciones de costos para los enlaces de banda ancha.

•Existen zonas de aplicación para HDSL con usuarios de redes privadas, que tienen disposición para ampliar sus anchos de banda en ellas.

•HDSL gana terreno actualmente en aplicaciones donde convive con tecnologías centralizadas, y es evidente que en los sistemas abiertos encuentren más apliaciones potenciales, prueba de ello es su aceptación en el sector bancario, lo que prevé que HDSL se agregue como un factor multiplicador en la conectividad y expansión de las redes de voz y datos.

•Flujos digitales de 2 Mbits estructurados ó no

•Circuitos digitales alquilados a Nx64 Kbit/s (con N entre 1 y 31)

Línea digital del Abonado de Alta Velocidad, High-Speed Digital Subscriber Line (HDSL) Soporta las necesidades para un acceso flexible y de gran ancho de Banda. La explosión en la demanda por nuevos servicios es el factor definitivo en el desarrollo de tecnología de transmisión de voz y datos de hoy en día. Los usuarios requieren actualmente de servicios que necesitan gran ancho de banda, como lo son acceso a Internet, Intranets, telecommuting (acceso a servicios de oficina desde el hogar) y acceso remoto a Redes de Area Local. Afortunadamente, las nuevas tecnologías proveen soluciones de gran ancho de banda sobre la red telefónica de cobre existente, permitiendo a las compañías que poseen redes privadas de cobre, rápidamente cubrir sus demandas y requerimientos sin necesidad del recableado costoso y consumidor de tiempo. Los beneficios de este renacimiento tecnológico son inmensos. Los Proveedores de Redes de Servicios pueden ofrecer nuevos servicios de avanzada de inmediato, incrementando las ganancias y complementando la satisfacción de los usuarios. Los propietarios de redes privadas pueden ofrecer a sus usuarios los servicios expandidos que juegan un papel importante en la productividad de la compañía y los impulsa a mejorar su posición competitiva. Los costos de inversión son relativamente bajos, especialmente comparados con los costos de recableado de la planta instalada de cobre. Adicionalmente a esto, la facilidad en la instalación de los equipos xDSL permite la reducción de costos por tiempo de instalación para la puesta en marcha de los nuevos servicios.

Entre otras aplicaciones se pueden nombrar:

•Acceso a las Redes Trocales de Fibra

•Video Conferencia

•Redes de Ditribución PBX una red de computadoras

•Aprendizaje a distancia

•Acceso Remoto de datos

REDES DE FIBRA ÓPTICA

Fibra óptica, fibra o varilla de vidrio u otro material transparente con un índice de refracción alto que se emplea para transmitir luz. Cuando la luz entra por uno de los extremos de la fibra, se transmite con muy pocas pérdidas incluso aunque la fibra esté curvada.




El principio en que se basa la transmisión de luz por la fibra es la reflexión interna total; la luz que viaja por el centro o núcleo de la fibra incide sobre la superficie externa con un ángulo mayor que el ángulo crítico, de forma que toda la luz se refleja sin pérdidas hacia el interior de la fibra. Así, la luz puede transmitirse a larga distancia reflejándose miles de veces. Para evitar pérdidas por dispersión de luz debida a impurezas de la superficie de la fibra, el núcleo de la fibra óptica está recubierto por una capa de vidrio con un índice de refracción mucho menor; las reflexiones se producen en la superficie que separa la fibra de vidrio y el recubrimiento.

Las redes de fibra óptica se emplean cada vez más en telecomunicación, debido a que las ondas de luz tienen una frecuencia alta y la capacidad de una señal para transportar información aumenta con la frecuencia.

En las redes de comunicaciones por fibra óptica se emplean sistemas de emisión láser. Aunque en los primeros tiempos de la fibra óptica se utilizaron también emisores LED, en el 2007 están prácticamente en desuso.


APLICACIONES


LAN de fibra son ampliamente utilizadas para comunicación a larga distancia, proporcionando conexiones transcontinentales y transoceánicas, ya que una ventaja de los sistemas de fibra óptica es la gran distancia que puede recorrer una señal antes de necesitar un repetidor o regenerador para recuperar su intensidad. En la actualidad, los repetidores de los sistemas de transmisión por fibra óptica están separados entre sí unos 100 km, frente a aproximadamente 1,5 km en los sistemas eléctricos. Los amplificadores ópticos recientemente desarrollados pueden aumentar todavía más esta distancia.

Una aplicación cada vez más extendida de la fibra óptica son las redes de área local, comúnmente abreviadas LAN, del idioma inglés Local Area Network. Las redes de área local están formadas por un conjunto de computadoras que pueden compartir datos, aplicaciones y recursos, por ejemplo impresoras. Las computadoras de una red de área local están separadas por distancias de hasta unos pocos kilómetros, y suelen usarse en oficinas o campus universitarios. Una LAN permite la transferencia rápida y eficaz de información entre un grupo de usuarios y reduce los costes de explotación. Este sistema aumenta el rendimiento de los equipos y permite fácilmente la incorporación a la red de nuevos usuarios. El desarrollo de nuevos componentes electroópticos y de óptica integrada aumentará aún más la capacidad de los sistemas de fibra.

Otros recursos informáticos conectados son las redes de área amplia o redes WAN y las centralitas particulares (PBX). Las WAN son similares a las LAN, pero conectan entre sí computadoras separadas por distancias mayores, situadas en distintos lugares de datos de corta duración empleados por la mayoría de las aplicaciones informáticas. Al momento de conectar las WAN lo hacemos a través de sus intefaces seriales, mas luego para conectar router con pc a través de las interface ethernet.



OTRAS APLICACIONES


Las fibras ópticas también se emplean en una amplia variedad de sensores, que van desde termómetros hasta giroscopios. Su potencial de aplicación en este campo casi no tiene límites, porque la luz transmitida a través de las fibras es sensible a numerosos cambios ambientales, entre ellos la presión, las ondas de sonido y la deformación, además del calor y el movimiento. Las fibras pueden resultar especialmente útiles cuando los efectos eléctricos podrían hacer que un cable convencional resultara inútil, impreciso o incluso peligroso. También se han desarrollado fibras que transmiten rayos láser de alta potencia para cortar y taladrar materiales.


La aplicación más sencilla de las fibras ópticas es la transmisión de luz a lugares que serían difíciles de iluminar de otro modo, como la cavidad perforada por la turbina de un dentista. También pueden emplearse para transmitir imágenes; en este caso se utilizan haces de varios miles de fibras muy finas, situadas exactamente una al lado de la otra y ópticamente pulidas en sus extremos. Cada punto de la imagen proyectada sobre un extremo del haz se reproduce en el otro extremo, con lo que se reconstruye la imagen, que puede ser observada a través de una lupa. La transmisión de imágenes se utiliza mucho en instrumentos médicos para examinar el interior del cuerpo humano y para efectuar cirugía con láser, en sistemas de reproducción mediante facsímil y fotocomposición, en gráficos de ordenador o computadora y en muchas otras aplicaciones.



¿CÓMO FUNCIONA LA FIBRA ÓPTICA?




En un sistema de transmisión por fibra óptica existe un transmisor que se encarga de transformar las ondas electromagnéticas en energía óptica o en luminosa, por ello se le considera el componente activo de este proceso. Una vez que es transmitida la señal luminosa por las minúsculas fibras, en otro extremo del circuito se encuentra un tercer componente al que se le denomina detector óptico o receptor, cuya misión consiste en transformar la señal luminosa en energía electromagnética, similar a la señal original. El sistema básico de transmisión se compone en este orden, de señal de entrada, amplificador, fuente de luz, corrector óptico, línea de fibra óptica (primer tramo), empalme, línea de fibra óptica (segundo tramo), corrector óptico, receptor, amplificador y señal de salida.

En resumen, se puede decir que este proceso de comunicación, la fibra óptica funciona como medio de transportación de la señal luminosa, generado por el transmisor de LED’S (diodos emisores de luz) y láser.

Los diodos emisores de luz y los diodos láser son fuentes adecuadas para la transmisión mediante fibra óptica, debido a que su salida se puede controlar rápidamente por medio de una corriente de polarización. Además su pequeño tamaño, su luminosidad, longitud de onda y el bajo voltaje necesario para manejarlos son características atractivas.



DISPOSITIVOS IMPLÍCITOS EN ESTE PROCESO

Los bloques principales de un enlace de comunicaciones de fibra óptica son: transmisor, receptor y guía de fibra. El transmisor consiste de una interfase analógica o digital, un conversor de voltaje a corriente, una fuente de luz y un adaptador de fuente de luz a fibra. La guía de fibra es un vidrio ultra puro o un cable plástico. El receptor incluye un dispositivo conector detector de fibra a luz, una foto detectora, un conversor de corriente a voltaje un amplificador de voltaje y una interfase analógica o digital En un transmisor de fibra óptica la fuente de luz se puede modular por una señal análoga o digital. Acoplando impedancias y limitando la amplitud de la señal o en pulsos digitales.

El conversor de voltaje a corriente sirve como interfase eléctrica entre los circuitos de entrada y la fuente de luz. La fuente de luz puede ser un diodo emisor de luz LED o un diodo de inyección láser ILD, la cantidad de luz emitida es proporcional a la corriente de excitación, por lo tanto el conversor voltaje a corriente convierte el voltaje de la señal de entrada en una corriente que se usa para dirigir la fuente de luz. La conexión de fuente a fibra es una interfase mecánica cuya función es acoplar la fuente de luz al cable.

La fibra óptica consiste de un núcleo de fibra de vidrio o plástico, una cubierta y una capa protectora. El dispositivo de acoplamiento del detector de fibra a luz también es un acoplador mecánico.




El detector de luz generalmente es un diodo PIN o un APD (fotodiodo de avalancha). Ambos convierten la energía de luz en corriente. En consecuencia, se requiere un conversor corriente a voltaje que transforme los cambios en la corriente del detector a cambios de voltaje en la señal de salida.




COMPONENTES DE LA FIBRA ÓPTICA



El Núcleo: En sílice, cuarzo fundido o plástico - en el cual se propagan las ondas ópticas. Diámetro: 50 o 62,5 um para la fibra multimodo y 9um para la fibra monomodo.


La Funda Óptica: Generalmente de los mismos materiales que el núcleo pero con aditivos que confinan las ondas ópticas en el núcleo. El revestimiento de protección: por lo general está fabricado en plástico y asegura la protección mecánica de la fibra.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA FIBRA ÓPTICA

RED HFC (HIBRID FIBER-COAXIAL)

Red HFC o hibrida fibra-coaxial es denomina de esta forma claramente por que esa compuesta tanto de enlaces de Fibra Óptica como también de cable coaxial. Estas nacen en evolución a las antiguas redes CATV o televisión de antena comunitaria. Esta consta de dividir las zonas de servicios en grupos de entre 500 a 2000 viviendas llamados nodos, la señal llega a cada nodo por cables de fibra y esta es repartida dentro de los nodos por cable coaxial.

La estandarización de las redes HFC se ha hecho mediante el estándar DOCSIS por sus siglas de Especificación de Interfaz de Servicios de Datos Por Cable (Data Over Cable Service Interface Specification), es un estándar internacional, no comercial, que define los requerimientos de la interfaz de soporte de comunicaciones y operaciones para los sistemas de datos por cable, lo cual permite añadir transferencias de datos de alta velocidad a un sistema CATV sobre una infraestructura Híbrida-Fibra-Coaxial (HFC) existente. Este comienza a ser desarrollado por la empresa CableLabs en el año 1997 con la colaboración de otras compañías. DOCSIS es el principal estándar usado por los cable-módem en la actualidad.

El estándar DOCSIS cubre todo elemento de la infraestructura de un cablemódem, desde el equipo local del cliente (CPE por sus siglas en inglés) hasta el equipo terminal (head-end) del operador. Esta especificación detalla muchas de las funciones básicas del cable-módem de un cliente, incluyendo cómo las frecuencias son moduladas en el cable coaxial, cómo el protocolo SNMP se aplica a los cable-módems, cómo los datos son interrumpidos (tanto los enviados como los recibidos), cómo el módem debe conectarse en la red con el CMTS, y como la encriptación es iniciada. Muchas funciones adicionales son definidas, pero por lo general no son usadas a menos que el CMTS lo requiera.

Tres versiones principales de estándares DOCSIS han sido sacados e implementados. El más popular, el cual la mayoría de los cable-módems y equipos terminales soportan, es DOCSIS 1.0. DOCSIS 1.0 es el estándar original implementado en 1998. La principal meta de este estándar fue crear interoperabilidad entre cablemódems y proveedores de servicios. DOCSIS 1.0 incluye muchas especificaciones que son opcionales y que no son requeridas para la certificación, y esto resultó en muchos problemas de seguridad. Por ejemplo, los clientes fueron capaces de cambiar el firmware de su módem ya que el servidor SNMP del módem no estaba configurado para deshabilitar la administración local Ethernet.


TOPOLOGÍA DE LAS REDES HFC.


Los equipos del cliente o CPE (Costumer Premise Equipmente) por sus siglas en inglés, tales como una PC casera, se comunican sobre una conexión de red utilizando el protocolo IP. Usualmente esto es hecho con una tarjeta de interfaz de red Ethernet y un cable de categoría-5 (CAT5); sin embargo, nuevos modelo de módems proporcionan una interfaz USB en su lugar. El cable-módem mismo se conecta a un cable coaxial compartido que usualmente conecta muchos otros módems y termina en un nodo HFC.

Diagrama Detallado de la Topología DOCSIS

Un nodo híbrido de fibra y coaxial (HFC) es un dispositivo de campo de dos vías que convierte las frecuencias analógicas a señales digitales y viceversa. El nodo de fibra toma las frecuencias de radio en un cable coaxial (transmitidas desde el cablemódem), las convierte en señales digitales, y luego transmite los datos a un cable de fibra óptica. Los datos que son recibidos desde el cable de fibra óptica (transmitidos desde el CMTS) son convertidos a una señal analógica y luego son transmitidos a la línea de cobre compartida. Este nodo de fibra convierte las señales analógicas en pulsos digitales de luz que son transferidos a través del cable de fibra óptica. Dos cables de fibra óptica son necesarios: Uno para la transmisión de datos (Tx) y el otro para la recepción de datos (Rx). Los nodos HFC ofrecen a los proveedores de servicios muchas ventajas.

Los nodos HFC usualmente son ubicados estratégicamente en vecindarios donde puedan conectar la mayor cantidad de usuarios con la menor distancia promedio total.

Estos nodos individuales son conectados a un nodo concentrador o repetidor multipuesto (hub) central en el equipo terminal del proveedor utilizando cables de fibra óptica. El propósito de este concentrador es de que sirva de interfaz entre el cable de fibra óptica desde el campo de servicio y el cable coaxial del CMTS.

El hub transceptor de fibra recibe frecuencias de radio de 50 a 860 MHz del dispositivo combinador de RF en la interfaz coaxial. Un combinador de RF es un dispositivo que combina múltiples frecuencias de radio de diferentes fuentes (entradas) hacia un solo medio compartido (salida). El combinador de RF también es usado para añadir al cable coaxial xlas frecuencias de otros servicios, tales como los canales de televisión digital o análoga. El hub transmite frecuencias de 5 a 42 MHz a un divisor de señal (splitter) de subida y banco de filtros. Estos datos son solo los datos que regresan (subida) de todos los cable-módems.

Finalmente, tanto las señales de subida como las señales de bajada se conectan al Sistema de Terminación de Cable-módems o CMTS (Cable Modem Terminal System).
Aquí, las frecuencias más bajas del divisor de señales de subida son demoduladas, y las frecuencias más altas de bajada son moduladas al cable coaxial. El dispositivo CMTS, el cual usualmente está montado sobre un bastidor (rack), procesa todos los paquetes en frecuencia específicas; también tiene un puerto de Red de Área Amplia (WAN) que usualmente está conectado directamente al backbone de Internet o a otra puerta de enlace al Internet.



VULNERABILIDADES


Las fallas o bondades de seguridad que pueden ser encontradas en un sistema de Internet de banda ancha en una red HFC de cualquier operador en todo el mundo dependerán de los siguientes factores utilizados por el proveedor de servicios, los cuales son:


•El estándar DOCSIS utilizado.

•La marca del CMTS utilizado en la cabecera junto con sus respectivas opciones de seguridad y utilización de aplicaciones.

•Scripts, plugins, herramientas de monitoreo o soluciones específicos para os ruteadores o CMTS utilizados que puedan ser implementados en los mismos.

•Parámetros especificados y utilizados en los archivos de configuración a enviar a los módems.

•El módem utilizado el cual no debería permitir que el usuario lo modifique a su conveniencia.


La especificación DOCSIS detalla los procedimientos que un módem deberían seguir para registrarse en una red de cable; esto es llamado el proceso de aprovisionamiento (provisioning).En el proceso de inicialización, en primera instancia, el cable-módem solicita al CMTS que le envíe los parámetros de configuración necesarios para poder operar en la red de cable, Inmediatamente después, el cablemódem solicita al servidor de hora del día, la fecha y hora exacta, que se utilizará para almacenar los eventos de acceso del suscriptor. Luego de esto comienza el proceso de registro haciendo efecto la privacidad de línea base(BPl) o BPI+ según sea la versión de DOCSIS, estos son certificados de seguridad usados en DOCSIS. Una ves hecho el registro el Cable-modem comienza a escanear frecuencias de bajada desde una lista que viene incorporada en el cable-modem, una ves que encuentra una frecuencia de bajada este se engancha a ella previa comprobación de la MAC del cable-modem. Una ves enganchado al canal de bajada este escucha paquetes conocidos como Descriptores de Canal de Subida que contienen los parámetros de transmisión para el canal de subida, una ves que el canal de subida y el de bajada están sincronizados, el MODEM hace ajustes menores con la ubicación de rango. Luego el cable-modem debe de establecer conexión IP con el CMTP, luego este recibe la dirección IP del servidor TFTP y el nombre del archivo de configuración TFTP. Ahora el módem debe conectarse con el
servidor TFTP y pedir el archivo de configuración TFTP. Este archivo contiene parámetros importantes, tales como la configuración SNMP y otras configuraciones de red. Una vez que el módem ha bajado el archivo de configuración, lo procesa. Luego manda una copia exacta de la configuración de vuelta al servidor CMTS, en un proceso conocido como transferencia de parámetros operacionales. Esta parte del proceso de registro es también usada para autenticar al módem. Si el módem está enlistado en la base de datos del CMTS como válido, el módem recibe un mensaje del CMTS que este ha pasado el registro. En este punto, el módem ha sido autenticado y le es permitido inicializar su privacidad base, un paso adicional que le permite al módem inicializar características de privacidad que le permiten encriptar y desencriptar su propio tráfico de red desde y hacia el CMTS. La encriptación está basada en un certificado privado digital (estándar X.509) que es instalado en el módem antes de su registro. Finalmente, el módem se conecta al backbone de Internet del operador y se le permite acceder a la Web. En este punto el cable-módem está en estado operacional.


CLONACIÓN DE CABLE-MODEMS


El cable-módem es el equipo fisco al cual el usuario tiene acceso y es mediante el que se conecta a la red HFC privada del proveedor de servicios de Internet. Para funcionar necesita de un sistema operativo llamado Vxworks el cual realiza las funciones necesarias para permitir el acceso al módem a la red El principal motivo por el cual es posible la clonación de un cable-módem y la respectiva cuenta de usuario asignado al mismo es debido a la infraestructura de las redes HFC, estas se dividen en nodos o secciones lo cual tiene la ventaja de que si un nodo cae o sale de línea, sólo se verán afectados los usuarios conectados a ese nodo el resto de usuarios conectados a los otros nodos no se verán afectados, además esto es necesario ya que debido al tamaño y cantidad de usuarios del servicio en una región determinada puede llegar a ser tan grande que el sistema se satura obligando a dividirse en secciones teniendo un CMTS por cada nodo.

Por lo tanto este factor es inevitable ya que en grandes ciudades la cantidad de usuarios llega a ser tan grande que se llega a necesitar hasta más de una decena de nodos dependiendo de la capacidad de los CMTS utilizados.

Este hecho es lo que permite a un usuario con un cable-módem conectarse a un nodo el
cual se registra con su respectivo CMTS y a su vez al mismo tiempo con la misma dirección MAC o identificación de equipo, conectarse en otro nodo y registrarse con otro CMTS, lo que da a lugar a que la clonación sea efectiva o sea realizable con éxito.

Por lo tanto la clonación de un cable-módem se basa en clonar la dirección MAC de un cable-módem en un nodo distinto al cual se piensa conectar permitiendo así el acceso al servicio a un usuario no autorizado. Modificar el sistema operativo del módem o firmware es el paso que mayores posibilidades da a un usuario para realizar un sinnúmero de actividades no permitidas normalmente con el firmware original del módem. Para que esto sea posible, primero es necesario encontrar una falla de seguridad en el mismo y explotarla, permitiendo al usuario utilizarla para acceder al sistema del módem y desde ahí tener acceso al sistema del módem ejecutando funciones y comandos para realizar cambios en el funcionamiento del mismo, como en este caso, cambiar su MAC. Para poder hacer este cambio es necesario conectarse por un puerto JTAG que el modem trae en su interior.


UNCAP


Otro método para alterar el modem es el uncap, uncap es el proceso de bajar un archivo de configuración vía TFTP, que no corresponde a la cuenta designada del módem, y cuya finalidad es tener un archivo de configuración que tenga mayores límites de velocidades de transferencia de bajada y subida de información a través del módem. Puede que la MAC que se esté utilizando tenga asignado un archivo de configuración no deseado por el usuario debido a su velocidad asignada; en este caso el usuario podría uncapear el módem, es decir, incrementar su velocidad de transferencia bajando un archivo de configuración que le corresponde a otra MAC.

Este método funciona sólo en sistemas DOCSIS 1.0 y no en las en las especificaciones DOCSIS superiores. Esto se debe a que, en primer lugar, la medidas de seguridad no permiten bajar estos archivos del servidor TFTP, segundo no permiten al módem ir al estado de online si este se bajo el archivo de configuración de otro medio que no sea el cable coaxial, y tercero los archivos de configuración de especificaciones DOCSIS superiores al 1.0 vienen con una verificación MD5 y encriptación con una clave dada por el ISP que impiden que registrar al módem en la red si su archivo de configuración fue editado por un usuario al no realizar satisfactoriamente la comprobación MD5.

WLL (WIRELESS LOCAL LOOP)

Las tecnologías de acceso digital para las comunicaciones inalámbricas están actualmente siendo discutidas en muchas partes del mundo. WLL es una importante tecnología que permite servicios telefónicos, que incrementan más el desarrollo de los diferentes países que los sistemas cableados. Las capacidades de un sistema WLL está basado en la aplicación TDMA (IS-54), el CDMA (IS-95A) y el ETSI GSM las cuales son comparadas dependiendo de las necesidades e instalaciones existentes.

Hasta hace poco, la escogencia entre alternativas de sistemas de comunicaciones inalámbricas a que se enfrentaban las Administraciones de Telecomunicaciones, las compañías Operadoras de Latinoamérica y del Caribe era una tarea relativamente fácil.
Para los servicios celulares analógicos, la norma a considerar era la AMPS de Norteamérica y las compañías Operadoras contaban con licencias de los gobiernos que definían los términos precisos bajo los cuales debían operar. La industria creció a un ritmo del 100% cada año y todos los actores involucrados obtenían cuantiosas ganancias. En la actualidad sin embargo, la introducción de una amplia variedad de tecnologías y productos inalámbricos digitales y el desarrollo de un entorno competitivo a través de la desregularización, han añadido un nuevo grado de complejidad para los planificadores de redes y para los funcionarios de los gobiernos que están interesados en expandir, en forma rápida, el acceso al servicio telefónico.

En la actualidad, el Sistema Global para Móviles (GSM), ha capturado más de la mitad del mercado mundial del celular digital y a la fecha, sólo en América Latina ha dejado de tener una incursión significativa. No obstante, con el advenimientos de los Sistemas de Comunicaciones personales (PCS), y el otorgamiento de nuevas licencias de explotación de servicios inalámbricos en toda la Región, todavía lejos se está para la decisión definitiva sobre una escogencia de la normativa tecnológica. La tecnología, de Acceso Múltiple por División en el Tiempo (TDMA), que con frecuencia ha sido desplegada en modo dual con el AMPS de Norteamérica ha logrado convertirse en líder tempranera.

El Acceso Múltiple por División de Código (CDMA) está siendo sometido a pruebas de campo en Brasil y la primera red comercial ya ha superado los 10.000 suscriptores en Hong Kong. Además, la Compañía NEC ha introducido el Personal Handy Phone en Argentina.

El radio móvil especializado o trunking también ha incursionado significativamente en el mercado de las comunicaciones inalámbricas en expansión, especialmente en Venezuela. Se tienen híbridos que involucran facilidades de una diversidad de estas tecnologías que ofrecen otro conjunto de alternativas.

En América Latina tanto las empresas privadas como las empresas nacionales de telecomunicaciones están explorando las soluciones de Acceso Inalámbrico Fijo (WLL), para satisfacer la demanda de servicios residenciales como también la implantación de teléfonos públicos en comunidades rurales que no cuentan con acceso a los servicios de telecomunicaciones.

Los sistemas WLL ofrecen a los operadores ventajas financieras claves entre las que se incluyen un despliegue rápido de la red, servicios económicos y requerimientos de capital relativamente bajos.

Los sistema WLL son sustitutos buenos para los servicios brindados por la red de cables convencionales en aquellas zonas donde la tomografía hace que la implantación de redes de cables sea extremadamente caros o casi imposible.



¿QUÉ ES EL WIRELESS LOCAL LOOP?


Ampliamente basado en la arquitectura empleada en la telefonía celular móvil, el WLL (en español Anillo Local Inalambrico) usa estaciones radiobase conectadas a centrales comunes de conmutación pública para, vía radio, alcanzar el terminal fijo del abonado en su residencia o en su oficina, también éste compuesto por un radio transceptor. El uso de diversas estaciones radiobase, cada una de las cuales, cubriendo una determinada área, llamada "célula", garantiza la cobertura de toda la región de interés, tal cual ocurre con la arquitectura de la telefonía celular móvil. Sin embargo, debido a la no movilidad restrictiva del terminal del abonado, los sofisticados algoritmos para handoff (movilidad entre células) son innecesarios y la conexión a una central común de telefonía pública es posible en general.

Las principales ventajas que este tipo de técnica de acceso ofrece son sin duda, relevantes para las operadoras en términos de costo de implantación y manutención; de agilidad de atendimiento y de adaptación a mudanzas de ambiente. Sin embargo, el WLL no es un servicio en sí, sino apenas una técnica de acceso. Su elección, en detrimento de otras tecnologías, debe llevar en consideración objetivos específicos de mercado y características de aplicación, que varían en cada área de actuación de una operadora.

Debido a la semejanza de arquitectura, los fabricantes de sistemas de telefonía móvil celular ofrecen variantes de sus productos para WLL. A modo de ejemplo, en el mercado brasileño existe el Servicio Público Avanzado de Telecomunicaciones Rurales, conocido como Ruralcel, aprobado por Telebrás en 1993, utilizando la infraestructura de las comunicaciones móviles.

Básicamente, el Ruralcel, a semejanza de lo que ocurre hoy con la mayoría de los productos para WLL, utiliza los patrones desarrollados para las comunicaciones móviles en servir a un abonado fijo, generalmente distante de un centro de alambres e improbable candidato a un teléfono de acceso convencional.

De hecho, ésta es una solución bastante adecuada cuando consideramos que en una área rural, la implantación de red de alambres para atender a una baja densidad de domicilios es, desde el punto de vista económico, inviable. El rayo de acción de una celular, operando en 800 MHz, puede llegar a 50 kilómetros, alcanzando a abonados considerablemente distantes del centro de un poblado rural. Sin embargo, por usar un padrón desarrollado para privilegiar el servicio de comunicación de voz con movilidad, el terminal telefónico del abonado accesado por este medio presenta limitaciones de calidad y de servicios cuando es comparado al terminal conectado por alambre de cobre. Desde el punto de vista del usuario, a falta de otras opciones, disponer de un teléfono puede, de hecho, ser lo que le interesa.

VENTAJAS DE LA TECNOLOGIA WLL


Dentro de las ventajas de la tecnología WLL tenemos:


•Tiempo de implantación mucho más rápido que la convencional.

•Potencial para un costo menor que el cable convencional; disminución de costos en la electrónica versus costos de mano de obra en aumento.

•Gastos menores de mantenimiento. Elimina las averías provocadas por los instaladores tanto en las labores de reacomodos o instalación de nuevos usuarios, como también, en muchos tipos de daños físicos.

•Elimina las posibilidades de robos de cables.

•Proporciona una cobertura económica para zonas suburbanas o rurales de gran crecimiento y donde en la actualidad es muy costoso disponer de instalaciones de cables.

•Pueden también utilizarse en zonas urbanas en entornos competitivos o donde se requieren incorporar adiciones a la capacidad existente de la red convencional.


DESVENTAJAS


•Línea de Vista, antena, limitaciones de alcance

•Posible interferencia debido al clima

•Disponibilidad del spectrum

•Su desarrollo es tardío ya que el mercado esta ocupado por líneas telefónicas

•Existe disponibilidad de telefonos celulares en cualquier lugar.


Esta red de acceso funciona a través de los siguientes elementos:


1.Codigo fuentes: convierte la salida analógica o digital en una sequencia de digitos binarios.

2.Canal: para introducirlo, de manera controlada, la redundancia en la información de la secuencia binaria puede ser usada por el recibidor para disminuir los efectos de ruidos e interferencia encontrados en la transmision de la señal a traves del canal.

3.Modulador digital: Mapea la secuencia de la información binaria a una señal basada en ondas de frecuencias.


TÉCNICAS DE ACCESO MÚLTIPLES


1.FDMA: la frecuencia es dividida en un número de slots y cada usuario accesa un particular slot dependiendo del largo de la llamada.

2.TDMA: Cada usuario accesa toda la frecuencia pero solo por un periodo de tiempo.

3.CDMA: Cada usuario accesa toda la frecuencia por todo el tiempo, pero distingue la transmisión a trvés del uso de un codigo particular



ARQUITECTURA DE WIRELESS LOCAL LOOP





APLICACIÓN DE WIRELESS











EQUIPOS QUE SE DISPONEN PARA LAS APLICACIONES INALÁMBRICAS


•Celular analógico existente.

•La calidad de transmisión puede ser bastante armonizable si los límites de diseño no son extendidos.

•Se pueden diseñar celdas de gran cobertura para zonas suburbanas o rurales.

•Problemas de privacidad, las conversaciones pueden ser escuchadas con un monitor sencillo de radio, a menos que se utilicen equipos auxiliares propietarios.

•Problemas de seguridad; este aspecto es el mismo, que con los celulares analógicos.

•Tiene capacidad de teledensidad limitada; por motivo que en las aplicaciones de alta capacidad, las celdas no pueden hacerse lo suficiente pequeñas y las frecuencias no pueden reutilizarse lo suficiente una cerca la otra.

•Los equipos provenientes de diferentes proveedores no siempre pueden mezclarse en el mismo sistema.

•La ventaja que tiene es que está disponible en la actualidad. Se cuentan con gran cantidad de proveedores de estos equipos y los costos son competitivos comparados con los de cable convencional.

•Sistema de Celular Digital y de movilidad reducida.

•Los diseños actuales de los sistemas de radio (tales como el celular), son en definitiva, el resultado de compromisos de diseño: capacidad versus movilidad versus costos.

•Los sistemas celulares son complejos y costosos, principalmente porque es difícil diseñar comunicaciones de radio de alta calidad en equipos de radio en movimiento que en radios fijos.

•Los sistemas de baja potencia tienen un alcance limitado y los tamaños más pequeños de las celdas aumentan los costos totales y limitan su aplicación en las zonas rurales.

•La calidad de transmisión puede ser muy buena. Las señales de radio digitales son menos susceptibles al ruido y a la interferencia.

•La privacidad es de buena a excelente, dependiendo de la tecnología específica. Las conversaciones o las conexiones de datos no pueden ser vigiladas con monitores sencillos y si se desea, el encriptamiento pueden ser vigiladas bastante integro.

•La seguridad es muy buena; las técnicas de autenticación han sido mejoradas.

•Es posible lograr el aumento en teledensidad debido a las técnicas digitales, entre las que se incluyen las siguientes: tipos avanzados de modulación, compresión de voz, la capacidad para diseñar celdas de diámetros más pequeños y reuso, más a menudo, de frecuencias en un sistema.


ASPECTOS DEL ESPECTRUM


La cantidad de espectro radioeléctrico que se la ha otorgado a los sistemas de acceso inalámbrico fijo se constituye en un factor limitante para la capacidad máxima del sistema.

Un mayor espectro radioeléctrico en vez de uno menor, puede significar costos menores para la implantación de un sistema inalámbrico. Un espectro mayor permite que se agregue capacidad a celdas de mayor tamaño en vez de tener que reemplazar las celdas de mayor tamaño con muchas pequeñas celdas.

Para un conjunto dado de requisitos de calidad de voz y transmisión de calidad de voz y transmisión de datos, se tienen límites fijos y prácticos a la capacidad del sistema. Los requerimientos en aumento para una mejor calidad de voz y velocidades mayores de transmisión de datos, reducen la cantidad de usuarios posibles en un sistema.

A causa de estos límites físicos y prácticos en la capacidad que puede lograrse con un sistema basado en radio, que tiene una cantidad fija de espectro radioeléctrico, los sistemas WLL pueden no ser una solución económica para una cobertura total de la red donde existen densidades muy altas de usuarios, como las zonas urbanas comerciales de las grandes ciudades.



ANILLOS LOCALES INALÁMBRICOS


Los anillos locales inalámbricos están muy de moda a nivel internacional. Mientras que la economía anteriormente pronosticaba su instrumentación, las cuestiones de servicio, espectro y los servicios de comunicaciones personales ahora representan los obstáculos más importantes para una tecnología que una vez pareció ser una clara ganadora.

A pesar de las diferencias de definición, las arquitecturas de anillo local inalámbrico van en paralelo a sus primas inalámbricas más móviles. Las estaciones base situadas en las oficinas centrales pueden servir como las localizaciones de los clientes a una distancia de 30 kilómetros con el sistema a base de CDMA de Unisys.

"El anillo local es tradicionalmente más corto de lo que cubren los anillos locales inalámbricos ". Otras configuraciones de sistema se asemejan más de cerca a las arquitecturas celulares con estaciones base, puertos de radio y unidades de subscriptores.

WIRELESS LOCAL LOOP SYSTEM

Un sistema WLL TDMA para una área de baja densidad incluye una base de datos de usuarios o usuarios individuales. Para precios más bajos y simplificar operaciones, las funciones de conmutación son ubicadas en la Oficina Central. Un Centro de Operación y Mantenimiento (OMC) es usado para manejar tanto las conexiones directas a una red cableada como en las que se encuentran conectadas a una PBX.

Un sistema WLL basado en CDMA (Code-Division Multiple Access) incluye un administrador de acceso inalámbrico (WAM), el cual consiste de un transcodificador que actúa como un enlace de comunicaciones entre el lugar base de telecomunicaciones y la Oficina Centra Conmutada.

Un Controlador de sistemas inalámbrico (WSC) provee funciones de control del canal de radio y centraliza los sitios de las celdas monitoreando el performance. Esto es provisto a través de Procesador de Llamadas (CP) y el Administrador de Accesos de Subscriptores (SAM) . Un OMC maneja la administración de la red de los sistemas WLL para cientos de usuarios y múltiples WSC.

Debido a la naturaleza del medio de las comunicaciones inalámbricas, existen ciertas ventajas para implantar un WLL en lugar de un sistema móbil. Estas ventajas son las siguientes:

1.Un WLL tiene una programación de ruta fixed-to-fixed. La ruta pedida de la programación fixed-to-fixed en el WLL fue basado sobre los 20dB/decada. La ruta pedida de la programación fixed-to-mobile esta frecuentemente basada sobre los 40 dB/década. El exponente sobre la ruta pedida no es dependiente de la velocidad de cualquier terminal de enlace. Típicamente, la ruta exponencial pedida está entre 3 y 5; este valor permite calcular la capacidad del sistema.

2.En un sistema WLL las antenas se ubican en lo alto del lugar. Esto implica que en un sistema WLL la señal recibida es menos perdida que la que se recibe en un sistema de condición fixed-to-mobile.

3.En un sistema WLL, la frecuencia puede ser reducida porque en un sistema WLL el enlace fixed-to-fixed puede usar antenas direccionables en ambos terminales; así el área de interferencia se reduce. La reducción de frecuencia puede proveer un incremento en la capacidad del sistema.

4.En un sistema WLL no ocurren "handoffs" debido a que es un enlace fixed-to-fixed. También, el enlace aéreo para cada construcción puede ser customizado al instalarse de forma que se reduzca la interferencia.



ATRIBUTOS DE WLL (WIRELESS LOCAL LOOP)


Los sistemas de acceso inalámbrico fijo puede ser optimo por las siguientes facilidades:

1.El rango máximo del sistema y la capacidad de la estación base debe ser grande para reducir el costo por cada usuario y minimizar el costo de la entrada de un operador.

2.El costo de la conexión de un cliente debe también ser bajo.

3.El sistema debe ser capaz de operar con pequeñas celdas para servicios de áreas urbanas.

4.El sistema debe soportar redes digitales de servicios integrados (ISDN) cuando se debe proporcionar servicios de voz y datos.

5.La transmisión debe ser segura para dar al cliente al momento de conversaciones confidenciales alta seguridad.


TECNOLOGÍAS DIGITALES PARA LOS SISTEMAS WLL


Dos tecnologías digitales,emergen como una opción en los sistemas WLL, las cuales son: TDMA (Time-Division Multiple Access) y la CDMA (Code-Division Multiple Access). TDMA en un sistema narrowband en el cual las comunicaciones por canal de frecuencia son repartidas de acuerdo al tiempo. Para TDMA, hay dos estandares:

1.North American Telecommunications/ Electronics Industry Association (TIA/EIA).

2.European Telecommunications Standards Institute (ETSI) Global System para Telecomunicaciones Mobiles (GSM)


El CDMA (TIA/EIA/95A) es una secuencia directa del espectrum de velocidad (DSSS) donde la entrada del ancho de banda del sistema es hecho disponible para cada usuario. El ancho de banda es muchas veces más grande que el ancho de banda requerido para transmitir información.

El rango de un WLL puede ser extendido por via microonda Punto-a-Punto usando un translador el cual puede convertir señales de frecuencia en un espectro de banda para microondas o frecuencias ópticas y luego convertir la señal a celdas remotas antes de conectarse a terminales WLL

REDES DE ACCESO POR SATELITE

Tradicionalmente los satélites de comunicaciones se han utilizado para establecer enlaces troncales que transportan circuitos telefónicos conmutados, circuitos alquilados y canales de televisión punto a punto. Más recientemente, los avances tecnológicos y el uso de frecuencias más altas ha permitido reducir el tamaño y el coste de los terminales, haciendo posible el acceso directo de los usuarios al satélite. Así, desde hace años se emplean satélites para distribuir programas de TV directamente a los usuarios, equipados con antenas bastante pequeñas (ej. entre 60 y 90 cm). La introducción de un canal de retorno terrestre (por ejemplo por módem telefónico o por RDSI) permite prestar además servicios interactivos. En los sistemas de TV digital por satélite, parte de la capacidad puede utilizarse para acceso a Internet sustituyendo flujos de vídeo por flujos de paquetes IP, de forma similar a la combinación de servicios de TV e Internet sobre redes de cable (ver la sección correspondiente).

Los satélites se usan también para comunicar usuarios corporativos, mediante terminales con tamaños típicos de antenas entre 1 y 2 m que permiten comunicación bidireccional a través del satélite. Este tipo de terminales se conoce como VSAT (Very Small Aperture Terminal). Los más pequeños, con antenas menores de 0,5 m, se llaman USAT (Ultra Small Aperture Terminal).






Con la reducción de coste de los terminales, los servicios de comunicación bidireccional a través de satélite tienden a extenderse hacia empresas pequeñas y usuarios residenciales.






Los distintos tipos de redes satélite unidireccionales, híbridas (con canal de retorno terrestre) y bidireccionales se explican con más detalle en la sección 2.5.2. En
general, las redes satélite se caracterizan por:

• Cobertura extensa, con rapidez de instalación de los terminales y coste independiente de la distancia dentro de la zona cubierta. Un mismo satélite puede incluir haces con diferentes coberturas.

• Capacidad del orden de decenas de Mbit/s en el sentido de bajada hacia los terminales (downstream) y generalmente menor en el de subida hacia el satélite (upstream). La capacidad depende de las características de cada sistema y en particular del tamaño de las antenas.

• Adecuación para servicios de difusión Los sistemas citados usan satélites en órbita geoestacionaria (GEO). Estos permiten dar servicio en zonas muy amplias, por ejemplo distribución de TV en un continente, pero tienen como inconvenientes un retardo y atenuación elevados.

Según la aplicación, el impacto del retardo puede ser relevante (ej. telefonía, datos interactivos) o no (ej. TV), mientras que el bajo nivel de la señal impone el uso de terminales fijos, receptores de TV o VSATs, con antenas más o menos grandes que apuntan al satélite. Algunas redes de satélites GEO permiten el acceso desde terminales portátiles del tamaño de un maletín a velocidades bajas (ej. 64 kbit/s).





Estructura y elementos de red


Como se ha comentado en la sección anterior, existen tres arquitecturas básicas de redes de acceso por satélite en función del tipo de canal de retorno desde los usuarios hacia la red:


•Unidireccionales, sin canal de retorno. Sólo permiten servicios unidireccionales, por ejemplo distribución de TV.

•Híbridos, con canal de retorno a través de otra red diferente, por ejemplo red telefónica conmutada o RDSI. Permiten prestar servicios interactivos asimétricos, por ejemplo navegación por la Web para usuarios residenciales.

•Sistemas bidireccionales, con comunicación en ambos sentidos a través del satélite. Normalmente la capacidad disponible en el sentido de bajada es mayor que en el de subida. Estos sistemas pueden utilizarse para crear redes privadas virtuales (VPN) para empresas con muchas sucursales, en particular si están situadas en áreas rurales. Por ejemplo, el servicio de Correos de EE.UU. tiene unas 17.000 estafetas conectadas mediante la red satélite de Spacenet.





Los sistemas híbridos tienen como ventaja que los terminales son más baratos y pueden ser instalados por el propio usuario. Existen diversas formas de coordinar el canal de ida por satélite con el de retorno por la otra red, de forma que la información que el usuario pide por el canal de retorno sea encaminada por el satélite.

Los terminales satélite bidireccionales son más caros y usan antenas mayores que deben ser instaladas por personal especializado, pero tienen la ventaja de que no dependen de otra red para el canal de retorno. Típicamente los sistemas bidireccionales han estado más orientados al mercado de negocio, pero pueden extenderse al mercado residencial si su coste baja. Algunas empresas ofrecen ya sistemas bidireccionales para usuarios residenciales que utilizan la misma antena para recepción de TV y para acceso a Internet, con coste y prestaciones comparables a los de ADSL. En edificios con instalación de antena colectiva puede instalarse una antena compartida para el canal de retorno vía satélite.

Los paquetes IP pueden encapsularse sobre diferentes protocolos de nivel 2 para su transmisión por el enlace satélite. En el enlace descendente tiende a imponerse el empleo del estándar DVB (Digital Video Broadcast) de ETSI (ver sección 2.5.3). DVB permite multiplexar a nivel 2 varios flujos de vídeo MPEG hasta una tasa total de unos 35 Mbit/s según la modulación usada. Parte de estos flujos pueden sustituirse por paquetes IP según la mezcla de servicios de TV y de Internet que se desee.

Para el canal de retorno existen diferentes soluciones propietarias. Por ejemplo, en se describe una arquitectura de IP sobre DVB con canal de retorno terrestre. El nuevo estándar DVB-RCS (Digital Video Broadcast – Return Channel by Satellite) ofrece una solución normalizada para integrar el canal de retorno en la red satélite. Esta solución está dirigida inicialmente a pequeñas empresas y posteriormente a usuarios residenciales, entrando en competencia con redes de acceso terrestres como ADSL o redes de cable. Los sistemas DVB-RCS pueden funcionar en frecuencias de las bandas Ku o Ka. El usuario dispone de un encaminador IP y de un terminal satélite interactivo que se comunica a través del satélite con una estación central, a la que se conectan los proveedores de acceso a Internet y otros servicios. La estación central recibe el tráfico IP de los proveedores y lo envía a los terminales encapsulados sobre DVB como ya se ha mencionado. El canal de retorno DVC-RCS usa MF-TDMA. La estación central coordina el acceso de los terminales que solicitan transmitir por el canal de retorno.

POWER LINE COMMUNICATIONS (PLC)

Power Line Communications, también conocido por sus siglas PLC, es un término inglés que puede traducirse por comunicaciones mediante cable eléctrico y que se refiere a diferentes tecnologías que utilizan las líneas de energía eléctrica onvencionales para transmitir señales de radio para propósitos de comunicación. La tecnología PLC aprovecha la red eléctrica para convertirla en una línea digital de alta velocidad de transmisión de datos, permitiendo, entre otras cosas, el acceso a Internet mediante banda ancha.

La tecnología PLC puede usar el cableado eléctrico doméstico como medio de transmisión de señales. Las tecnologías INSTEON y X10 son los dos estándares de facto más populares empleados para control de hogar. Esta es una técnica usada en la automatización de hogares para el control remoto de iluminación y de equipos sin necesidad de instalar cableado adicional.

Típicamente, los dispositivos para control de hogar funcionan mediante la modulación de una onda portadora cuya frecuencia oscila entre los 20 y 200 kHz inyectada en el cableado doméstico de energía eléctrica desde el transmisor. Esta onda portadora es modulada por señales digitales. Cada receptor del sistema de control tiene una dirección única y es gobernado individualmente por las señales enviadas por el transmisor. Estos dispositivos pueden ser enchufados en las tomas eléctricas convencionales o cableadas en forma permanente en su lugar de conexión. Ya que la señal portadora puede propagarse en los hogares o apartamentos vecinos al mismo sistema de distribución, estos sistemas tienen una "dirección doméstica" que designa al propietario. Esto, por supuesto es válido cuando las viviendas vecinas poseen sistemas de este tipo; situación muy común en las zonas residenciales de Estados Unidos.


La tecnología PLC también puede usarse en la interconexión en red de computadoras caseras y dispositivos periféricos, incluídos aquellos que necesitan conexiones en red, aunque al presente no existen estándares para este tipo de aplicación. Las normas o estándares existentes han sido desarrolladas por diferentes empresas dentro del marco definido por las organizaciones estadounidenses HomePlug Powerline Alliance y la Universal Powerline Association.

ACCESO A INTERNET
(BANDA ANCHA SOBRE LÍNEAS ELÉCTRICAS)

La Banda ancha sobre líneas eléctricas (abreviada BPL por su denominación en inglés Broadband over Power Lines) representa el uso de tecnologías PLC que proporcionan acceso de banda ancha a Internet a través de líneas de energía ordinarias. En este caso, una computadora (o cualquier otro dispositivo) necesitaría solo conectarse a un módem BPL enchufado en cualquier toma de energía en una edificación equipada para tener acceso de alta velocidad a Internet.

A primera vista, la tecnología BPL parece ofrecer ventajas con respecto a las conexiones regulares de banda ancha basadas en cable coaxial o en DSL: la amplia infraestructura disponible permitiría que la gente en lugares remotos tenga acceso a Internet con una inversión de equipo relativamente pequeña para la compañía de electricidad. También, tal disponibilidad ubicua haría mucho más fácil para otros dispositivos electrónicos, tal como televisiones o sistemas de sonido, el poderse conectar a la red.

Sin embargo, las variaciones en las características físicas de la red eléctrica y la carencia actual de estándares por parte de IEEE significan que el suministro del servicio está lejos de ser un proceso estandardizado y repetible, y que el ancho de banda que un sistema BPL puede proporcionar comparado con sistemas de cable e inalámbricos está en duda. Algunos observadores de la industria creen que la perspectiva de BPL motivará a las empresas operadoras de DSL y de cable a suministrar más rápidamente el servicio de acceso a banda ancha a las comunidades rurales.

Los módems PLC transmiten en las gamas de media y alta frecuencia (señal portadora de 1,6 a 30 MHz). La velocidad asimétrica en el módem va generalmente desde 256 kbit/s a 2,7 Mbit/s. En el repetidor situado en el cuarto de medidores (cuando se trata del suministro en un edificio) la velocidad es hasta 45 Mbit/s y se puede conectar con 256 módems PLC. En las estaciones de voltaje medio, la velocidad desde los centros de control de red (head end) hacia Internet es de hasta 134 Mbit/s. Para conectarse con Internet, las empresas de electricidad pueden utilizar un backbone (espina dorsal) de fibra óptica o enlaces inalámbricos.

Las diferencias en los sistemas de distribución de energía eléctrica en América y Europa afectan la puesta en práctica de la tecnología BPL. En el caso de Norteamérica, relativamente pocos hogares están conectados con cada transformador de distribución, mientras que en la práctica europea puede haber centenares de hogares conectados con cada subestación. Puesto que las señales de BPL no se propagan a través de los transformadores de distribución eléctrica, solo se necesita equipo adicional en el caso norteamericano. Sin embargo, ya que la anchura de banda es limitada, esto puede aumentar la velocidad a la cual cada casa puede conectarse, debido a los pocos usuarios que comparten la misma línea.

El sistema tiene un número de problemas complejos, siendo el primero que las líneas de energía intrínsecamente constituyen ambientes muy ruidosos. Cada vez que un dispositivo se enciende o apaga, introduce voltajes transitorios en la línea. Los dispositivos ahorradores de energía introducen a menudo armónicos ruidosos en la línea. El sistema se debe diseñar para ocuparse de estas interrupciones naturales de las señales y de trabajar con ellas.

Las tecnologías de banda ancha sobre líneas eléctricas se han desarrollado más rápidamente en Europa que en Estados Unidos debido a una diferencia histórica en las filosofías de diseño de sistemas de energía. Casi todas las grandes redes eléctricas transmiten energía a altos voltajes para reducir las pérdidas de transmisión, después en el lado de los usuarios se usan transformadores reductores para disminuir el voltaje. Puesto que las señales de BPL no pueden pasar fácilmente a través de los transformadores (su alta inductancia los hace actuar como filtros de paso bajo, dejando pasar solo las señales de baja frecuencia y bloqueando las de alta) los repetidores se deben unir a los transformadores. En Estados Unidos, es común colocar un transformador pequeño en un poste para uso de una sola casa, mientras que en Europa, es más común para un transformador algo más grande servir a 10 o 100 viviendas. Para suministrar energía a los clientes, esta diferencia en diseño es pequeña, pero significa que suministrar el servicio BPL sobre la red de energía de una ciudad típica de los Estados Unidos requerirá más repetidores en esa misma propoción, que los necesarios en una ciudad europea comparable. Un alternativa posible es utilizar los sistemas BPL como redes de retorno para las comunicaciones inalámbricas, por ejemplo colocando puntos de acceso Wi-Fi o radio bases de telefonía celular en los postes de energía, permitiendo así que los usuarios finales dentro de cierta área se conecten con los equipos que ya poseen. En un futuro próximo, los BPL se pudieran utilizar también como redes de retorno para las redes de WiMAX.

El segundo problema principal de BPL tiene que ver con la intensidad de la señal junto con la frecuencia de operación. Se espera que el sistema utilice frecuencias en la banda de 10 a 30 MHz, que es utilizada por los radio aficionados, así como por emisoras radiales internacionales en onda corta y por diversos sistemas de comunicaciones (militar, aeronáutico, etc.). Las líneas de energía carecen de blindaje y pueden actuar como antenas para las señales que transportan, y tienen el potencial de eliminar la utilidad de la banda de 10 a 30 MHz para los propósitos de las comunicaciones en onda corta.

Los sistemas modernos de BPL utilizan la modulación OFDM que permite minimizar la interferencia con los servicios de radio mediante la remoción de las frecuencias específicas usadas. Un estudio de 2001 conjuntamente realizado por la ARRL (American Radio Relay League) y HomePlug demostró que los módems usando esta técnica “en general eso con la separación moderada de la antena de la estructura que contenía la señal de HomePlug que interferencia era apenas perceptible” y sucedió interferencia solamente cuando la “antena estaba físicamente cerca de las líneas de energía”.

Las transmisiones de datos a velocidades mucho más altas usan las frecuencias de microondas transmitidas mediante un mecanismo recientemente descubierto de propagación superficial de ondas, denominado E-Line el cual ha sido demostrado usando solamente una sola línea de energía. Estos sistemas han demostrado el potencial para las comunicaciones simétricas y de Full Duplex a velocidades mayores a 1 Gbit/s en cada dirección. Múltiples canales de WiFi con señales simultáneas de televisión analógica en las bandas sin licencia de 2,4 y 5,3 GHz han sido demostrados operando sobre una línea sencilla de voltaje medio. Además, debido a que puede funcionar en la banda de 100 MHz a 10 GHz, esta tecnología puede evitar completamente los problemas de interferencias asociados con el uso de un espectro compartido mientras ofrece la mayor flexibilidad para la modulación y los protocolos encontrados para cualquier otro tipo de sistemas de microondas.

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