ANTECEDENTE DE LA INVESTIGACI ON
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CAPITULO II MARCO TEORICO Este capítulo contiene la revisión de literatura donde se dará a conocer los proyectos anteriormente realizados por empresas o instituciones referente a nuestra investigación, así como la fundamentación teórica de las variables en la cual se plantea diferente definiciones y desarrollo de los temas de estudio, definición de términos básicos y sistemas de variable donde se da a conocer la definición conceptual y operacional de las mismas. ANTECEDENTE DE LA INVESTIGACION: Para el desarrollo de esta investigación, se hizo necesario la revisión de algunos trabajos referentes a enlaces inalámbricos realizado anteriormente que arrojaron datos que sustentan esta investigación, encontrándose entre ellos la de Duran (2000), quien realizo un trabajo de Enlace Digital Vía Microonda entre Cuatricentenario y los Olivos, utilizando la metodología de Wayne Tomasi y Wester Multiplex Corporations arrojando como resultado una transmisión y recepción efectiva entre los puntos de enlace. Sirviendo como apoyo en él 11
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CAPITULO II
MARCO TEORICO
Este capítulo contiene la revisión de literatura donde se dará a conocer
los proyectos anteriormente realizados por empresas o instituciones referente a
nuestra investigación, así como la fundamentación teórica de las variables en
la cual se plantea diferente definiciones y desarrollo de los temas de estudio,
definición de términos básicos y sistemas de variable donde se da a conocer la
definición conceptual y operacional de las mismas.
ANTECEDENTE DE LA INVESTIGACION:
Para el desarrollo de esta investigación, se hizo necesario la revisión de
algunos trabajos referentes a enlaces inalámbricos realizado anteriormente que
arrojaron datos que sustentan esta investigación, encontrándose entre ellos la
de Duran (2000), quien realizo un trabajo de Enlace Digital Vía Microonda entre
Cuatricentenario y los Olivos, utilizando la metodología de Wayne Tomasi y
Wester Multiplex Corporations arrojando como resultado una transmisión y
recepción efectiva entre los puntos de enlace. Sirviendo como apoyo en él
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calculo de fresnel, ganancia y perdidas del enlace.
Del mismo modo, Parra y Sánchez (1998), desarrollaron un sistema de
interconexión de los servicios de comunicación de redes de área local en el
puerto de Maracaibo, su objetivo fue buscar un medio de transmisión confiable
y eficaz que permitiera la transferencia directa e instantánea de la información
que se maneja en las áreas del edificio administrativo, almacén y servicios
perteneciente al Puerto de Maracaibo para la cual utilizaron como metodología
la de Soletec y Ecom (empresas de telecomunicaciones) teniendo como
resultado dos enlaces de microondas en la banda de ICM como el camino más
viable para la comunicación de los tres puntos involucrados en el sistema
(oficinas, almacén y servicios), con el cual lograron solventar la interconexión
requerida entre los puntos remotos para la transmisión de los servicios de
comunicación en la red de área local (LAN) trayendo consigo la actualización
inmediata de las bases de datos del sistema administrativo del puerto. Esta
investigación sirvió como apoyo en la búsqueda de un sistema que permita la
transferencia directa e instantánea de la información de las redes a
interconectar.
Por otra parte Trivino (1996) realizo en la ciudad de Mérida-Venezuela
un proyecto la cual tenia como objetivo la interconexión de redes entre los
diferentes Institutos Gubernamentales a través de un sistema de
telecomunicaciones de alta velocidad que permitiera el intercambio de
información entre ellas y a su vez ofrecer servicio de Internet en todo el Estado.
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Para tal proyecto se estudiaron sistema de comunicación con medios guiados
como las líneas telefónicas y fibra óptica así como también los medios de
comunicación no guiados entre los cuales se encuentra los que operan con
tecnologías Spread Spectrum (IEEE 802.11) DSSS y sistema basado en
TDMA como método de acceso al medio.
Por los problemas de costo y la accidentada geografía que presenta el
estado, los medios de comunicaciones guiados no representaban la mejor
opción, a diferencia de los sistemas inalámbricos que con un buen estudio de
cobertura se adaptan satisfactoriamente a las condiciones del terreno y
definitivamente a relativo bajo costo. Para el desarrollo de este proyecto se
tomó como proveedor la empresa Spike Techonologies, INC ofreciendo
velocidades de 10Mbps Full duplex y gran rehúso de frecuencia. El resultado
arrojado fue servicios de Internet, aplicaciones de telemedicina, video
conferencia de alta calidad y el intercambio de información, de servicios de
librería, consulta de pagina web y administración remota, etc.
El apoyo de este proyecto a la investigación es de gran relevancia ya
que el uso de la tecnología Spike Techonologies, INC es una alternativa para el
desarrollo del enlace.
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
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En éste se estudian las variables, Enlace inalámbrico de gran ancho de
banda donde se hace referencia a los elementos básicos de una sistema de
comunicación, los medios de transmisión, sistemas de banda ancha y
descripción de un enlace inalámbrico. También se menciona como variable de
estudio la interconexión de redes de área local, donde se desarrollan temas,
tales como, el modelo de referencia OSI, topologías de red, medios de acceso,
dispositivos de interconexión, indispensables en el entendimiento de las
mismas.
ENLACES INALAMBRICOS:
En la actualidad los enlaces inalámbricos de comunicación se
encuentran en los lugares donde se requiere transmitir información de un punto
a otro, de una forma rápida y eficiente, usando como medio de transporte aire.
Un sistema típico de comunicación inalámbrica involucra cada una de las
ramas de la electrónica, entre ellas Conversión de la energía, teoría de redes,
y teoría electromagnética, entre otras.
Tomasi (1993) dice que un enlace inalámbrico, es un medio físico de
transmisión que utiliza el espacio aéreo para enviar información (voz, datos, y
vídeo) a través de ondas de radio. Esto se logra convirtiendo la información de
la fuente original a energía electromagnética y después transmitiendo ésta a
uno o más destino.
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La energía electromagnética está distribuida a lo largo de un rango de
frecuencia casi infinito. El espectro de frecuencias electromagnéticas total que
muestra las ubicaciones aproximadas de varios servicios dentro de la banda
se conoce como el espectro electromagnético.
Según Tomasi W (1998, p.5) la zona del espectro electromagnético que
tiene interés para la transmisión de datos incluye las partes denominadas
radiofrecuencia (10khz a 900Mhz), microondas (900Mhz a 300Ghz), e infrarroja
(300Ghz a 400Thz) esto se muestra en la figura N°1.
FIGURA 1. Espectro Electromagnético. Fuente: (CISCO, 2000, P.2902)
El comportamiento de las ondas en el aire depende en gran medida de
la frecuencia con que la misma es transmitida.. En la zona de radiofrecuencia el
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comportamiento es poco direccional y las ondas pueden atravesar obstáculos
de cierto tamaño sin dificultad. Por ello, se utiliza esta parte del espectro para
emisoras de radio principalmente.
Conforme la señal se acerca a la banda de microondas, la transmisión
se hace más direccional y sensible a los obstáculos. A partir de 1Ghz de
frecuencia, la transmisión se hace en línea recta y los obstáculos( edificio o
montaña) influyen en el flujo normal de la comunicación. A partir de unos 10GHz,
la lluvia absorbe parte de la potencia, reduciendo la magnitud de la señal
recibida. Por último, la señal en infrarrojo presenta un comportamiento
completamente direccional y la absorción por fenómenos meteorológicos como
niebla y la contaminación son notables, por lo que solo pueden realizarse
transmisiones a corta distancia y con buenas condiciones meteorológicas.
En la practica, el rango de frecuencia más utilizado para la transmisión
de datos es el de las microondas, porque permite elevadas velocidades de
transmisión debido a su gran ancho de banda, además, tienen un alcance
razonable y está relativamente exento de interferencia a los fenómenos
meteorológicos más comunes. También la gran directividad, genera como
condición fundamental que exista línea de vista entre los dos puntos de enlace,
obligando a instalar repetidores si se desean cubrir grandes distancias.
Tanenbaum (1997 p.94): afirma que existen cuatro medios de
transmisión inalámbrica. La radiotransmisión, microondas, satélite, e infrarrojo.
A su vez cada una de estas se dividen en sub-banda dentro del espectro
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electromagnético, como se señala en la figura n°1.
Radiotransmision:
Es una denominación del espectro electromagnético que va desde la
frecuencia de 10Khz a 900Mhz, en donde las ondas presentan características
particulares, tales como, fácil generación, gran alcance y penetración, de modo
que se utilizan mucho en las comunicaciones, tanto en interiores como en
exteriores. Estas ondas también son omnidireccionales, lo que significa que
viajan en todas las direcciones desde la fuente, por lo que el transmisor y el
receptor no requieren de línea de vista.
El mismo autor, dice que las propiedades de las ondas de radio
dependen de la frecuencia. A bajas frecuencia, éstas cruzan bien los
obstáculos, pero la potencia se reduce drásticamente con la distancia a la
fuente. A frecuencia altas, las ondas de radio tienden a viajar en línea recta y a
rebotar en los obstáculos. También son absorbidas por la lluvia. En todas las
frecuencias, las ondas de radio están sujetas a interferencia por motores y
otros equipos eléctricos.
En las bandas VLF, LF y MF, las ondas de radio siguen el terreno, Estas
ondas se pueden detectar quizás a 1000 Km en las frecuencias más bajas, y a
menos en frecuencia más altas. La difusión de radio AM usa la banda MF. Las
ondas en esta banda cruzan con facilidad los edificios, y es por ello que los
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radio portátiles funcionan en interiores.
En las bandas HF y VHF, las ondas a nivel del suelo tienden a ser
absorbidas por la tierra. Sin embargo, las ondas que alcanzan la ionosfera, una
capa de partículas cargada que rodea a la tierra a una altura de 100 a 500 Km,
se refractan y se envía de regreso a nuestro planeta. En la practica estas
bandas son usadas por los operadores de radio aficionados para conversar a
largas distancia.
Microondas:
En telecomunicaciones se aplica él termino de microondas a aquellas
frecuencias, correspondiente a ondas electromagnéticas, que ocupan un lugar
en el espectro electromagnético en un rango en longitudes de ondas entre unos
cuantos centímetros y unas décimas de milímetros.
Según Tanenbaum (1997), por encima de los 100 Mhz las ondas viajan
en línea recta y, por tanto, se pueden enfocar en un haz estrecho. Concentrar
toda la energía en un haz pequeño con una antena parabólica produce una
señal mucho más alta en relación con el ruido, pero las antenas transmisoras y
receptoras deben estar bien alineadas entre sí. Además, esta direccionabilidad
permite a transmisores múltiples alineados en una fila comunicarse con
receptores múltiples en fila, sin interferencia.
A diferencia de las ondas de radio a frecuencia más bajas, las
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microondas no atraviesan bien los edificios. Además, aun cuando el haz puede
estar bien enfocado en el transmisor, hay cierta divergencia en el espacio.
Algunas ondas pueden refractarse en las capas atmosféricas más bajas y
tardar un poco más en llegar que las ondas directas. Las ondas diferidas
pueden llegar fuera de fase con la onda directa y cancelar así la señal. Este
efecto se llama desvanecimiento de trayectoria múltiple y con frecuencia es un
problema serio que depende del clima y de la frecuencia.
En la practica las señales de microondas es el medio de transmisión
mas utilizado en las comunicaciones telefónicas de larga distancia, los
teléfonos celulares, la distribución de televisión y otros por poseer un ancho de
banda alto permitiendo comunicación de datos en forma rápida y masiva.
Ondas Infrarrojas y Milimétricas:
Se usan mucho para la comunicación de corto alcance. Todos los
controles remotos de los televisores, grabadoras de vídeo estéreo utilizan
comunicación infrarroja. Estos controles son relativamente, baratos y fáciles de
construir, pero tienen un inconveniente importante: no atraviesan los objetos
sólidos por tal motivo no es rentable utilizarlos para sistema que requieran
cubrir grandes distancia, además es muy susceptible a los cambios climáticos.
Se puede afirmar que a medida que la onda aumenta su frecuencia se
comportan cada vez más como luz y cada vez menos como la onda
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electromagnética.
Satelital:
Debemos definir al satélite de comunicaciones como "un repetidor
radioeléctrico ubicado en el espacio, que recibe señales generadas en la
tierra, las amplifica y las vuelve a enviar ", es decir, es un centro de
comunicaciones que procesa datos recibidos desde nuestro planeta y los envía
de regreso, bien al punto que envió la señal, o bien a otro. Los satélites pueden
manipular datos, complementándolos con información del espacio exterior, o
pueden servir sólo como un repetidor de la señal.
Muchos funcionan a partir de celdas solares, que alimentan sus centros
de energía al convertir los rayos solares en energía eléctrica (las enormes
aspas de molino que los caracterizaron durante años). No obstante, dicha
tecnología va siendo sustituida por turbogeneradores que producen energía a
partir del calor solar y de las reacciones nucleares, que son más pequeños y
livianos que las celdas. Actualmente se desarrolla el uso de radioisótopos
como fuentes de poder, pero todavía están en periodo de prueba.
La velocidad con que un satélite gira alrededor de la tierra está dada por
la distancia entre ambos, ya que el mismo se ubicará en aquellos puntos en los
que la fuerza de gravedad se equilibre con las de fuerza centrifuga; cuanto
mayor es esa distancia, menor es la velocidad que necesita el mismo para
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mantenerse en órbita. Es importante señalar que todo aparato debe quedar por
encima de las cien millas de altitud respecto a la superficie de la Tierra, para
que no sean atraídos por la fuerza de gravedad terrestre
Los satélites son controlados desde estaciones terrestres que reciben
su información y la procesan, pero que también monitorean el comportamiento
y órbita de los aparatos. Por lo general, los centros terrestres no son
aparatosas instalaciones, sino más bien pequeños tableros con poco personal
que controlan funciones geoespaciales especializadas.
Las comunicaciones satelitales son las mejores a lo que se refiere a
comunicaciones inalámbricas ya que presentan un gran ancho de banda libre
obstáculos terrestres por estar su repetidor inteligente en el espacio sin
embargo los costos son muy elevados para las empresas e indirectamente
para el cliente por esta razón para la transmisión de datos inalámbrico se
utilizan las microondas terrestre el cual se profundizara a lo largo de la
investigación.
ELEMENTOS BASICO DE UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN.
Todos los sistemas de comunicación bien sean alambrados o no,
están constituidos por ciertos elementos básicos entre los que se destacan los
funcionales y los indeseable como el ruido y la atenuación, lo cual se
mencionan a continuación.
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Elementos Funcionales:
Omitiendo los transductores y según Tomasi W (1996), hay tres partes
esenciales en un sistema de comunicación, el transmisor, el canal de
transmisión y el receptor lo que se describen a continuación:
Transmisor: su función principal es la transformación del mensaje en
una señal radioeléctrica. Para lograr esto, se deben desarrollar varias
operaciones de transformación de la señal. La más común e importante de
estas operaciones es la modulación, un proceso que se distingue por el
acoplamiento de la señal transmitida a las propiedades del canal, por medio de
una portadora.
Canal de transmisión: El canal de transmisión o medio de enlace es el
lazo eléctrico entre el transmisor y el receptor, siendo el puente de unión entre
la fuente y destino. Este Puede ser un par de alambre, un cable coaxial, una
onda de radio o un rayo láser. Pero sin importar el tipo todos los medios de
transmisión eléctricos se caracterizan por presentar la atenuación de al señal.
Receptor: La función principal del receptor es extraer del canal la señal
de información y entregarla al transductor de salida. Como las señales son
frecuentemente muy débiles, como resultado de la atenuación, el receptor debe
tener varias etapas de amplificación. En todo caso, la operación que ejecuta el
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receptor es la desmodulación (o detección) el caso inverso a la modulación en
el transmisor, con la cual vuelve la señal a su forma original.
Elementos Indeseables:
Los elementos nombrados anteriormente son elementos funcionales e
imprescindible en un sistema de comunicación, sin embargo existen otros
según tomasi W como señales indeseables:
Atenuación: La energía de una señal que decae con la distancia se
conoce como atenuación, por lo que hay que asegurarse que llegue con la
suficiente energía como para ser captada por la circuitería del receptor y
además, el nivel de ruido debe ser sensiblemente menor que la señal original.
Para mantener la energía de la señal se utilizan amplificadores o repetidores.
Debido a que la atenuación varía en función de la frecuencia, las señales
analógicas llegan distorsionadas, por lo que hay que utilizar sistemas que le
devuelvan a la señal sus características iniciales usando bobinas que cambian
las características eléctricas.
Distorsión de retardo: La señal transmitida esta conformada por
diversos componentes y por tanto las componentes de la señal llegan en
instantes diferentes al receptor. Para eliminar este problema se usan técnicas
de ecualización.
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Ruido: El ruido es toda aquella señal que se introduce entre el emisor y
el receptor de una señal dada. Hay diferentes tipos de ruido: ruido térmico
debido a la agitación térmica de electrones dentro del conductor, ruido de
intermodulación cuando distintas frecuencias comparten el mismo medio de
transmisión, diafonía se produce cuando hay un acoplamiento entre las líneas
que transportan las señales y el ruido impulsivo se trata de pulsos discontinuos
de poca duración y de gran amplitud que afectan a la señal.
Modulación Digital:
Así como existen varias técnicas para señales analógicas, también la
información digital (información que varia dentro de un numero muy limitados
de valores) se puede modular de muchas manera. Un sistema de comunicación
emplea modulación digital cada vez que el mensaje o la señal de banda base
sea una señal digital, esto es, que varíe en ciertos valores preestablecidos,
generalmente variando entre 1 y 0 lo cual se conoce, como lógica binaria.
Según Tomasi W (1996, p.457), existen diversos tipos de técnicas de
modulación digital, entre las cuales destacan:
Modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK): La transmisión
por desplazamiento de frecuencia (FSK), es una forma, de modulación digital
de bajo rendimiento. El FSK binario es una forma de modulación angular de
amplitud constante similar a la modulación en frecuencia convencional, excepto
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que la señal modulante es un tren de pulsos binario que varia entre dos niveles
de voltaje discreto, en lugar de una forma de onda analógica que cambia de
manera continua.
FIGURA 2 MODULACION FSK (TOMASI W 1996, P.458)
La salida del FSK se desplaza entre dos frecuencias: una de marca
(Representa el uno logico) y una frecuencia de espacio (representa el cero
logico). Con el FSK binario, hay un cambio en la salida cada vez que la
condición de entrada lógica de la señal de entrada binaria cambia. Así, la razón
de salida del cambio es igual a la razón de entrada del cambio. La rapidez
(razón) de cambio de entrada se conoce como razón de bit, y se mide en bit
por segundo.
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Modulación de desplazamiento de fase (PSK): Este tipo de
modulación digital es una de las más utilizada en sistemas de comunicación
digitales avanzada, en este tipo de modulación se deja constante la amplitud
de la de onda resultante, y las variaciones son observadas a nivel de la fase en
donde el número de ubicaciones varía de acuerdo a la cantidad de información
y técnica PSK a utilizar
.
FIGURA 3: MODULACIÓN PSK. Fuente: (TOMASI W 1996 P.458)
Modulación de por desplazamiento de fase binaria (BPSK): con la
transmisión por desplazamiento de fase binaria son posibles dos fase de
salida para una sola frecuencia de portadora (“binario” significa 2 elementos”)
una fase de salida representa un 1 logico y la otra un cero logico. Conforme la
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señal digital de entrada cambia de estado, la fase de portadora de salida se
desplaza entre dos ángulos que están 180° fuera de fase.
Modulación por desplazamiento de fase cuaternaria (QPSK): Es
otra forma de modulación con amplitud constante, la QPSK es una técnica de
codificación M-ario, en donde M=4 (de alla el nombre de cuaternario. Con
QPSK son posibles cuatros fase de salida, para una sola frecuencia de
portadora. Debido a que hay cuatro fases de salida diferentes, tiene que haber
cuatro condiciones de entrada diferentes.
FIGURA 4. MODULACIÓN QPSK.Fuente: TOMASI W (1996, P.470)
La modulación QPSK es utilizada en muchos sistemas de
comunicación de información debido a la gran cantidad de datos que se
pueden manejar con esta técnica de modulación. La entra de datos de un
modulador QPSK es de forma binaria, quiere decir que para producir cuatro
estado es necesario acomodar los bits de información en grupos de 2 bits
llamado dibits, los cuales a su vez generan salidas de 4 estado.
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VISION GENERAL DE UN RADIO ENLACE
El punto inicial para el diseño de un radio enlace, es obligatoriamente la
necesidad de comunicar dos lugares. Una vez escogido los lugares que se
desean comunicar, se plantean en un mapa de la zona generalmente con
escalas 1:25000 o 1:100000, las posibles rutas que permitan enlazarlos y los
sitios donde colocar las torres. Inicialmente se consideran aquellos donde ya
existan torres de otras empresas con el fin de aminorar los costos de dichos
enlace.
La escogencia de la frecuencia esta determinada por tres factores: el
clima, los equipos existentes en el mercado y la disponibilidad del espectro
electromagnetico. Con el factor clima, se debe básicamente a las perdidas por
espacio libre, las cuales son proporcionales a la frecuencia, distancia y el
efecto de la lluvia en la disponibilidad del enlace. Al pasar de 11Ghz a 13Ghz,
la longitud máxima disminuye de 50 Km a 10 Km, Como regla general se eligen
frecuencias bajas para distancias largas y viceversa.
Respecto a los equipos suministrados por empresas del ramo de
telecomunicaciones, estos se basan en planes de canalización establecidos
por la ITU-R ( international telecommunication unión radiocommnications
section). Además la elección del equipo también está determinado por la
capacidad (en Mbs) que requiera el enlace. El ultimo factor determinante en la
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escogencia de la frecuencia es el organismo regulador de las
telecomunicaciones en la región, en el caso de Venezuela se refiere a
CONATEL (comisión nacional de telecomunicaciones). Este organismo en su
función de velar por un uso eficiente del espectro radioeléctrico, autoriza el uso
de la banda siempre y cuando este disponible y no produzca interferencia a
otros sistemas.
Asimismo, Nera telecommuncations, (1992, p.6) dice que una vez
elegida la frecuencia, se traza un perfil entre los puntos a enlazar con los datos
obtenidos del mapa sin olvidar el abultamiento del perfil debido al factor radio
equivalente de la tierra, K. La elección de este factor K y el porcentaje de la
primera zona de fresnel son determinantes para la escogencia de la altura de
las antenas. Estas se eligen dé tal manera que haya línea de vista total como
se mencionó anteriormente y si no la garantiza, se calculan las pérdidas por
difracción debido a las obstrucciones. La definición correcta de las alturas de
las antenas nos permiten solventar tanto el problema de difracción (para en
caso de perfiles con muchas obstrucciones) o el problema de reflexión (para
perfiles muy planos).
DESCRIPCION DE UN RADIOENLACE:
La descripción general del enlace viene dada según freeman ( 1987) por
la siguiente información:
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1.- identificación del enlace: se refiere a una breve descripción de los
sitios a enlazar. Por ejemplo, Sitio A - sitio B
2.- Equipos de radio: marca y modelo utilizado para realizar el enlace.
Cuando se refiere al radio, esto incluye tanto el transmisor como el receptor en
un mismo equipo tal como lo especifican los fabricantes de los mismo.
3.- Nombres de las estaciones.
4.- Frecuencia de transmisión: viene dada automáticamente al elegir el
radio. Se refiere generalmente a la frecuencia central de la portadora utilizada
por el radio.
5.- Polarización: se considera sólo la vertical y la horizontal
6.- Capacidad del canal: expresada en Mb/s. Es función de la cantidad
de información que queremos transmitir, también viene dada por el tipo de
radio seleccionado.
7.- Tipos de modulación: también viene dada por el tipo de radio
seleccionado.
8.- Referencia de los mapas: se refiere a la nomenclatura del mapa
utilizado para ubicar los sitios.
9.- Altura de las estaciones: expresada en (metros sobre el nivel del
mar). Aunque se puede obtener del mapa, es recomendable tomar una medida
real durante la inspección de campo, mediante el uso de un altímetro.
10.- Latitud y Longitud de los sitios a enlazar: se puede obtener de
algún sistema de información geográfica, aunque se recomienda su
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verificación durante la inspección de campo mediante el uso de GPS (Global
Position System). Además se debería incluir el azimut de cada sitio. Estos se
usan para alinear las antenas.
11.- Longitud del enlace: Se puede obtener de los mapas o también
puede ser calculada con los valores de latitud y longitud obtenidos
anteriormente.
ZONAS DE FRESNEL:
De acuerdo con el principio de fresnel un frente de onda puede
considerarse como constituido por un sin número de fuentes o centros
secundarios de radiación. (Freeman, 1987, p.50).
En la figura 5 aparece un centro emisor (t) y uno de recepción (r)
separado por una distancia (d) en el espacio libre. De acuerdo a fresnel se ha
dividido un frente de onda en la zonas circulares indicadas.
T R
D
Primera zona de fresnel
Segunda zona de fresnel
Tercera zona de fresnel
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FIGURA 5 .Zona de Fresnel. Fuente: Freeman (1987, p.50)
La primera Zona de fresnel , Abarca desde P0 hasta los centros
secundarios P1 Tales que TP1R sea superior a TR en λ/2 y así sucesivamente
se definen las otras zonas, existiendo siempre una diferencia de media longitud
de onda entre los extremos de cada una de ellas.
El mismo autor nos indica que por presentar una diferencia de media
longitud de onda, existe un desfase de 1800 en cada zona y además una
variación de amplitudes, donde va disminuyendo a medida que avanzamos de
la primera zona fresnel. Por tal argumento el autor nos indica que “el campo
total recibido es igual a la mitad del campo que provee la primera zona de
fresnel”. Para él calculo de la primera zona de fresnel se hace a través de la
siguiente formula:
ddd
r 211
λ= (1)
fc
=λ (2)
Donde:
Ø d1 : es la distancia del punto de transmisión hasta el frente de onda
Ø d2: es la distancia del frente de onda hasta el punto de recepción.
Ø λ: es la longitud de onda
Ø d: es la distancia desde el transmisor hasta el receptor
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Esto se ilustra a través de la siguiente figura:
FIGURA 6. Elipsoide de Fresnel. Fuente: Freeman (1987,p.52) El radio máximo será en el centro del elipsoide donde d1 = d2 = d/2
quedando él calculo de la primera zona de la siguiente forma:
dr MAX λ21
1 = (3)
DETERMINACIÓN DE LA ALTURA DE LAS ANTENAS:
Básicamente el objetivo de calcular la altura de las antenas en las
torres es verificar línea de vista entre los puntos a enlazar y en lo posible evitar
problemas de reflexión obstruyendo la onda reflejada.
Para él calculo de las altura de las antenas es necesario estar en
conocimiento sobre el perfil del terreno del trayecto a enlazar, por ser
fundamental en él calculo. Cuando las distancias a enlazar son muy extensas y
T
R
r1 r1 r1
Radio del primer elipsoide de fresnel
d1 d2
D
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la línea de vista se hace escasa, se debe hacer un estudio topográfico a través
de mapas de cartografías, para estar al tanto de los distintos niveles del terreno
que pueden provocar una obstrucción de la señal. Otra consideración es
cuando hay observación directa del punto a enlazar con respecto al otro, no es
necesario un estudio topográfico riguroso, solo que debe tomarse en cuenta la
posible obstrucción del trayecto de la señal como por ejemplo edificios,
árboles, torres, etc.
Cuando se requieren enlazar dos puntos y las alturas de estos son
desconocidas, se establecen sobre la base de la sumatoria de la elevación de
la obstrucción y del 60% de la primera zona de fresnel, requerido para la
transmisión de la señal, donde la altura de la torre más cercana al obstáculo
debe ser igual a la sumatoria.
Para conseguir la elevación de la otra estación se aplica la formula de
clarence despejando el valor de la altura desconocido. (freeman ,1987, p.60)
( )
Kdd
hhdD
hhc OBS 75,12
2111
12 −−+−
= (4)
Donde:
Ø C: distancia entre la línea de fresnel y la línea de la tierra
Ø h2: la altura más alta de las dos estaciones.
Ø h1: la altura mas baja de las dos estaciones.
Ø D: distancia del recorrido del enlace
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Ø d1: distancia de la estación hasta la obstrucción
Ø d2: distancia de la obstrucción hasta la otra estación.
Ø hobs: Altura de la obstrucción.
Ø K: constante de la curvatura de la tierra.
La constante de la curvatura de la tierra puede variar dependiendo del caso.
Si el trayecto del enlace es por agua es de 2/3 y si es por tierra es 4/3 por estar
en la zona intertropical.
La formula mostrada anteriormente se ilustra con la siguiente figura:
FIGURA 7. Parámetros Usados para él calculo de la altura de las antenas.
Fuente: freeman (1987,p.60).
Es conveniente aclarar la diferencia entre algunos términos que se usan
para denominar las alturas del perfil, torre o de las antenas. Esto es
h2
d1 d2
D
C
h1
hobs
K
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consecuencia de las posibles configuraciones que puede presentar la
ubicación de una antena dependiendo si el radioenlace está ubicado en el área
rural o urbana. Estas son las posibles configuraciones:
• Antena colocada en una torre: con esta torre colocada sobre el perfil
del terreno.
• Antena colocada en un trípode: con este trípode colocado sobre un
edificio.
• Antena colocada sobre una torre: con esta torre colocada sobre un
edificio.
El termino que identifica en todos los casos la altura de la antena se
mide respecto al terreno y se conoce como AGL, expresada en metros. La
figura N° 8 ilustra este concepto.
ASML
HeDIF AGL
Edificio
ARL
Altura torre
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FIGURA 8. Términos Usados Para Describir la Altura de las Antenas. Fuente:
(ABB NERA, 1992,P12)
Donde:
ARL: Altura de la antena respecto a la azotea del edificio (Adove Roof
Level), en metros.
AGL: Altura de la antena respecto al terreno (Adove Ground Level) en
metros.
ASML: Altura del terreno sobre el nivel del mar, en metros.
hedif: Altura del edificio respecto al terreno, en metros.
CALCULOS DE PARAMETROS BASICOS
El objetivo del cálculo de los parámetros básicos de un enlace es
determinar todas las ganancias y pérdidas del mismo y a partir de estas el nivel
de señal recibido. Con este valor de señal recibido y el umbral mínimo de
recepción del radio se obtiene el margen de desvanecimiento plano. De la
misma manera, Western Multiplex Corporation define este margen como el
número que representa la diferencia entre el nivel de la señal recibida (RSL) y
el umbral de recepción. Este número (en dB) muestra la pérdida adicional en el
trayecto que se puede aceptar ( debido al desvanecimiento) antes de que el
Nivel del mar
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enlace deje de funcionar. Así mismo, el autor los recomienda para sistema de
alta confiabilidad, especialmente para trayectos largos (mayores de 16Km).
Los cálculos básicos asociados al diseño de un radioenlace de microondas
digital son simplemente suma y resta de potencia relativas en dB o dBm, para
alcanzar un margen de desvanecimiento deseado. En la figura n° 9 se ilustra un
modelo de ganancia y pérdidas de un radioenlace.
FIGURA 9 Modelo de Ganancia y Perdidas de un Radioenlace. Fuente: (ABB
NERA, 1992,P 23)
Ganancias:
Se incluyen las ganancias de las antenas de transmisión y recepción,
Margen De
desvanecimiento
Umbral de recepción
Tx R
Perdidas de Espacio libre
distancia
Nivel de la señal (dBm)
Transmisor Receptor
60
30
0
-30
-60
-90
39
usualmente expresadas como ganancias respecto a la isotrópica, en dBi, y la
potencia del transmisor, usualmente expresado en dBm. Estos parámetros
vienen dados por el fabricante.
Gl = Pt + Gt +Gr (5)
Pt: Potencia de transmisión, en dBm
Gt: Ganancia de antena de transmisión, en dBi
Gr: ganancia de antena de recepción, en dBi
Gl: Ganancia totales del enlace, en dBm
Perdidas:
Aquí se consideran todas las posibles pérdidas en el enlace. Se incluyen
las pérdidas por espacio libre, en los alimentadores, circuladores, filtros,
difracción u obstrucciones, por absorción de gases atmosféricos y adicionales
(conectores, radome, atenuadores, etc.)
Al= A A A A A A AO WT WR B D abs A+ + + + + + (6)
AO: Atenuación básica en espacio libre, en dB.
AWT, AWR: atenuación de los alimentadores en transmisión y en
recepción, en dB.
AB: atenuación por distribución de la señal en los radios, en dB.
40
AD: atenuación por difracción, dB
Aabs: atenuación por absorción, dB.
AA: Atenuación adicional, en dB (radome, atenuadores, etc.)
La primera AO, es la mayor de las pérdidas, alcanzado según la
distancia y frecuencia valores de hasta 100 dB. Generalmente se usa la
frecuencia central de la canalización para este cálculo.
A0= 92,44 + 20 log d + 20 log f (7)
d: distancia del enlace, en Km.
F: frecuencia, en Ghz
A0: atenuación de espacio libre, en dB.
La segunda(AWT, AWR)son las pérdidas producidas por los
alimentadores usados en el enlace de microondas, los más usados son coaxial
y guías de ondas. Estas se pueden clasificar en rectangulares, elípticas,
circulares y flexibles. Las de mayor uso son las elípticas, que aunque tienen
mayor perdidas son más fáciles de manejar, y las flexibles que se usan cuando
la unidad RF del radio está muy cerca de la antena; tienen longitudes típicas
entre 0,6 m y 1,8m. Los valores típicos de atenuación vienen expresados en
dB/100 m o dB/100 pies.
Con relación a las perdidas por distribución, estas son las que incluyen
41
en las perdidas en los circuladores y filtros en ambas estaciones. Este valor
varía entre 0,6 y 0,8 dB dependiendo la configuración del radio: esta
información viene dada por el fabricante del mismo.
Las pérdidas por absorción, principalmente se deben al oxígeno y el
vapor de agua presente en la atmósfera. Finalmente, se tienen las pérdidas
adicionales. Aquí se incluyen pérdidas en las conexiones de los alimentadores,
conectores, mala alineación de las antenas, radome, etc. generalmente tiene
valores típicos entre 0,5 y 1 dB.
A veces es necesario instalar un enlace de microondas entre dos puntos
muy cercanos (algunos 200m) en donde la potencia es tan alta que satura el
receptor. Es esos casos se puede introducir un atenuador al transmisor o se
puede cambiar las polarizaciones de ambas antenas para lograr una
atenuación de 20 a 30 dB. Estas pérdidas también se puede incluir como
pérdidas adicionales.
Nivel de Señal Recibido (RSL)
El nivel de señal recibido, es el valor de tensión obtenido en el receptor.
Este valor se puede obtener sin desvanecimiento, una vez que se calculan los
parámetros básicos, mediante la siguiente ecuación:
RSL = GL - AL (8)
42
GL: ganancia totales, en dBm.
Al: pérdidas totales, en dB.
RSl: nivel de señal recibido, en dbm.
Desvanecimiento:
Se le denomina desvanecimiento a la variación en la intensidad de la
señal recibida debido a: cambios atmosférico y/o reflexiones sobre el terreno o
agua, efecto de dispersión, ruido térmico e interferencia. En efecto el margen
de desvanecimiento es el nivel al cual se puede caer la señal desde un nivel
recibido sin desvanecimiento, antes que el sistema deje de operar
correctamente. Este margen provee un intervalo de seguridad para proteger el
enlace contra efecto de desvanecimiento por multitrayectoria, que son
normalmente de corta duración (menos de 10 segundo) y desvanecimiento
debido a las precipitaciones (interferencia y atenuación por lluvia). Estas son
generalmente mayores a 10 segundo, se le denomina “indisponibilidad” que es
una medida de la cantidad de tiempo durante el cual el sistema no está
capacitado para prestar servicios.
Por otro lado, Western, describe de la misma manera el margen de
desvanecimiento, además indica que esta es simplemente el número que
representa la diferencia entre el nivel de la señal recibida (RSL) y el umbral del
43
receptor: Este Número (en dB) muestra la pérdida adicional en el trayecto que
puede aceptar (debido al desvanecimiento) antes de que el enlace deje de
funcionar, al igual que los recomienda para sistema de alta confiabilidad,
especialmente para trayectos largos (mayores de 16 KM). En consecuencia un
buen margen de desvanecimiento mejora el margen de interferencia
SISTEMA DE BANDA ANCHA
Para poder entender claramente el concepto de banda ancha es
necesario definir ancho de banda, ya que el mismo es uno de sus principales
indicadores del mismo y esta directamente relacionado con el rango de
frecuencia en que operan los diferentes dispositivo electrónico, es decir, el
intervalo del espectro electromagnético en el cual el equipo puede ofrecer su
máxima utilidad. Todo dispositivo posee un rango de frecuencia limitado por su
frecuencia de corte superior y la inferior.
Según tomasi (1996, p.7), el ancho de banda de un sistema de
comunicaciones es la banda de paso mínima (rango de frecuencia) requerida
para propagar la información de la fuente a través del sistema
Actualmente, existen una infinidad de servicios, tales como, telefonía
básica, redes LAN; WAN; MAN, videoconferencia, vídeo sobre demanda,
Internet, entre otros, que debido a sus características en función a la velocidad
de transmisión confiabilidad y fidelidad requieren considerable ancho de
banda para operar de una forma eficaz, permitiéndole plena satisfacción al
44
usuario final.
Este incremento vertiginoso en el ancho de banda de operación de los
equipos de comunicaciones ha dado pie al nacimiento de un nuevo concepto,
Banda Ancha
El concepto de banda ancha es hoy en día ampliamente utilizado
cuando nos referimos a un sistema de comunicación de gran ancho de banda,
bien sean, residenciales o comerciales, que permitan integrar una serie de
servicios a través de un mismo medio, tanto inalámbricos como alambrados En
la figura # se puede apreciar los diferentes servicios que se pueden prestar al
implantar tecnologías en Banda Ancha.
Figura No 10: Representa los diferentes servicios que prestan los
sistemas de Banda Ancha. Fuente: Delgado Martínez.
Un sistema de transmisión en banda ancha según Tomasi (1996,
p.589) es aquella que utiliza el medio de conexión como dispositivo multicanal,
Sistema 2
Otros
Video comercial
IInntteerrnneett
DDaattooss
VVoozz
vviiddeeooccoonnffeerreenncc iiaass Sistema
1
BANDA ANCHA
Otros
Video comercial
IInntteerrnneett
DDaattooss
VVoozz
vviiddeeooccoonnffeerreenncc iiaass
45
donde cada canal ocupa una banda de frecuencia diferente
Ubicar un concepto estándar resulta difícil, debido a que puede variar
según los requerimientos de los proveedores para cada uno de los servicios,
por tanto, no se deben mencionar rangos de frecuencia, modos y medios de
transmisión específicos. Todo esto es debido a un sin fin de recursos con que
se cuenta para ofrecer servicios en banda ancha.
De igual forma García (p.XVI, 1997) nos afirma que el proceso
distribuido, los servicios multimedia y las aplicaciones emergentes en el ámbito
domestico, como el video interactivo, a petición, son grandes devoradores de
ancho de banda, tanto en redes de área local como en redes de área extensa.
Por ejemplo, la transmisión de una imagen de vídeo animada y digitalizada de
alta definición puede llegar a requerir picos de decenas de Mbps.
Los sistemas de banda ancha, pueden definirse dentro de dos rangos,
según su aplicación, alambrados e inalámbricos. Entre los alambrados
encontramos tecnologías como HDSL, ADSL, ISDN, entre otras. En relación a
los sistemas inalámbricos, los mismos han comenzado a ocupar un lugar
importante dentro del mercado de las comunicaciones, debido a su fácil
implementación y relativamente bajo costo. Entre las tecnologías de banda
ancha con mayor impacto en el mercado, se encuentran Wireless Local Loop (
WLL), multichannel Multipoint Distribution System (MMDS) y Local Multipoint
Distribution System, el cual son descritas a continuación.
46
Wireless Local Loop (WLL)
Los sistemas de acceso inalámbrico se han empleado en el diseño de
redes bajo el concepto de WLL (Wireless Local Loop), que no es mas
que un esquema de propagación mediante el cual pueden operar sistemas que
prestan servicios de banda ancha en distribución Punto a Multipunto.
Wireless Local Loop, es un patrón de radiación especifico, el cual
mediante una distribución de celdas, se cubre una región especifica en donde
estarán ubicados los terminales que se dispondrán a accesar a la red
inalambricamente.
Cada terminal, se encuentra ubicado según peticiones de algún
usuario que requiera del servicio y además se encuentre cubierto por la
radiación de una celda del sistema. Un sistema WLL, comunicara al terminal
mediante un enlace fijo con frecuencias predeterminadas e inalterables.
WLL es en ocasiones llamado RITL (Radio In The Loop), o Fixed-Radio
Access (FRA). El patrón de radiación o forma en la cual la señal es dispersa se
puede observar en la siguiente esquema:
47
FIGURA 11 . Sistema wll Fuente: www.webproforum.com/wireless/access.html
Cada estación base, representa una celda para distribución de la señal.
Se puede observar como cada usuario, desde una localidad remota fija,
procede a establecer la comunicación.
Para el estudio de nuevas tecnologías de acceso inalámbrico de banda
ancha, es de importante tomar enfocarnos en el tipo de comunicación que se
requiere. Las necesidades hablan de comunicaciones punto a multipunto
(PMP), ya que con estas se puede transmitir información desde un centro de
gestión hasta las distintas estaciones que se encuentren en el área de
cobertura del sistema. De igual manera, dichas estaciones pueden enviar
información hasta el centro de gestión.
WLL es un sistema punto a Multipunto por provee un servicio de
comunicación bidireccional, es decir, se transmite y se recibe simultáneamente
entre el centro de gestión y las estaciones que se encuentren situadas bajo su
48
área de cobertura
Por ejemplo, en el caso de un sistema para servicios de
videoconferencia los usuarios que se encuentran en diferentes localidades
pueden gozar de la comunicación interactiva de audio y video simultáneos,
entre ellos mismos. Al involucrar el termino “interactivo”, se está hablando de
comunicación donde transmitimos, recibimos, y podemos responder dando a
lugar un ciclo completo de intercambio de información. Otro ejemplo de la
actualidad, es el caso de aquellas personas que tienen un servicio de acceso a
la red mundial (Internet), donde intervienen en una comunicación punto a
multipunto bidireccional, ya que al pedir información a cualquier dirección de la
red mundial, recibimos una respuesta. Este también es un proceso netamente
interactivo.
Especificaciones para WLL.
Los sistemas de wireless local loop, poseen diferentes característica
según los fabricantes, siempre siguiendo los estándar IEEE, definidos para
redes inalámbricas; En los que destacan la banda de operación, técnicas de
modulación y acceso al medio, distancia de operación entre otros.
Banda de Operación: para WLL se ha fijado en tres rangos básicos
de frecuencia:
TABLA # 1
49
BANDA DE WLL
FRECUENCIA
BANDA TX RX
BANDA A 3410-3452 MHz 3510-3552 MHz
BANDA B 3400-3450 MHz 3500-3550 MHz
BANDA C 3450-3500 MHz 3550-3600 MHz
Fuente: Martinez-Delgado
La banda de operación de WLL, resumiendo, es la de 3,5 GHz, ya que
la misma es la frecuencia central de operación. Esta frecuencia es una banda
licenciada, la cual, posee una serie características particulares, que se denotan
a continuación.
Técnicas de Acceso al Medio: En la tecnología WLL podemos decir
que existen dos tecnicas de acceso al medio. Una opera a nivel físico de los
equipos, es decir, las técnicas de multiplexación usadas en los equipos de
radio para llevar a cabo el libre entendimiento entre los equipos de usuario y la
estación base. La otra técnica de acceso corresponde a nivel de enlace, donde
se muestran las diferentes técnicas de control de la información al medio
inalámbrico.
Entre las técnicas de acceso al medio usadas por los dispositivos de
WLL tenemos:
1. TDMA
50
2. FDMA
3. FH-CDMA
4. DS-CDMA
TDMA (TIME DIVISIÓN MULTIPLEX ACCESS): según información
recogida de la pagina web www.webproforum.com/TDM/multiplex.html, es una
tecnología de transmisión digital que permite a múltiples usuarios el acceso a
una frecuencia de radio. La misma, se caracteriza por no poseer interferencias
ya que solo un usuario puede ocupar un espacio de tiempo determinado.
TDMA, por tanto, permite que a través de una misma frecuencia puedan
sincronizarse múltiples usuarios. Estos espacio de tiempo son llamado Time
Slop como se aprecia en la figura 12.
FIGURA 12 Técnica de Acceso TDMA. Fuente: Martínez y Delgado
51
Generalmente, la duración de cada intervalo de tiempo es corta y se
escoge de modo que la probabilidad de ocurrencia de errores en ese lapso de
tempo sea baja. Entre tanto, el periodo de trama/ciclo esta determinado por la
duración de cada ranura y del mismo número de ranuras de transmisión
manejadas.
El método de acceso TDMA, según Halsall (1998.p.355), se emplea
regularmente en redes inalámbricas donde existe una sola estación base, por
medio de la cual se realizan todas las transmisiones. En el caso de las redes
inalámbricas, cada computador o dispositivo conectado a la red, y que por
supuesto se encuentre dentro del rango de cobertura de la estación, se le
asigna una ranura de tiempo específica, o se le proporciona una ranura de
tiempo independiente de la señalización para que cada uno de los dispositivos
pueda solicitar a la estación base una ranura de tiempo libre en caso de tener
una trama por transmitir.
Así mismo, las transmisiones desde la estación base hasta las
portátiles se realizan ya sea en un modo difundido mediante una ranura de
tiempo específica de la trama transmitida, o en una ranura de tiempo específica
establecida por medio del canal de señalización.
En una transmisión TDMA, las tramas cuentan con una banda de
protección y una secuencia de sincronía al principio de cada ranura, donde, la
banda de protección compensa los diversos retardos de propagación entre el
conjunto distribuido de portátiles y la estación; y el intervalo de sincronización
52
permite al receptor sincronizarse con el transmisor antes de recibir el contenido
de la ranura.
Entre otros de los medios de acceso al medio comúnmente usados en
sistemas inalámbricos son los basados en la técnica de modulación conocida
como Spread Spectrum, técnica que actualmente se encuentra en continua
evolución debido a sus múltiples ventajas en el ámbito de seguridad y
performance.
Entre tanto, Spread Spectrum es una técnica de modulación que
permite distribuir toda la energía de transmisión en muchas frecuencias, razón
por la cual, el ancho de banda de la señal transmitida es mucho más grande
que la del mensaje. Esta técnica se basa fundamentalmente en la presencia de
los llamados Spreading Code.
Las señales de radio que operan con la tecnología spread spectrum,
es decir ,espectro esparcido, se esparcen en el transmisor en una amplia
gama de frecuencias del espectro, de acuerdo con un patrón determinado.
Sólo un receptor que use el mismo patrón de dispersión del transmisor podrá
recuperar la señal original, aunque otras señales spread spectrum compartan la
banda.
En LANs inalámbricas se usan dos métodos para generar señales
spread spectrum: Secuencia Directa o DS (de Direct Sequence) y Salto de
Frecuencia o FH (de Frequency Hopping).
Entre tanto, los sistemas basados en Spread Spectrum pueden
53
dividirse en 2, según su técnica, FHSS (Frecuency Hopping Spread Spectrum)
y DSSS (Direct Secuence Spread Spectrum), donde, al aplicarse en sistemas
de acceso multiple se conocen como FH-CDMA y DS-CDMA.
FH-CDMA ( FREQUENCY HOPPING CODE DIVISION MULTIPLE
ACCESS): Esta es una técnica de modulación que utiliza todo lo ancho del
espectro, donde continuamente existen saltos en la frecuencia de la portadora
de transmisión. Este salto es denominado Hopping, (Ver Fig. 13
Fig. 13 fuente Manual Cisco 2902 FHCDMA
Por lo tanto, se puede decir que el ancho de banda total de la
portadora se divide en subcanales diferentes , que permiten ir cambiando entre
uno y otro según un código de salto.
El Método FH-CDMA, posee una alta inmunidad a las interferencias, ya
que debido a los saltos controlados, se reduce al máximo la posibilidad de que
una frecuencia coincida con otra de un equipo adyacente, por tal razón, esta
tecnología es ampliamente usada en sistemas de redes inalámbricas.
La distancia de tiempo que separa un salto de otro se conoce como
54
Dwell Time y puede variar de acuerdo al diseño y él numero de frecuencias de
salto también varia según el ancho de banda total empleado para la aplicación
y el ancho de banda que se requiera por sub-canal, este ultimo define el ancho
de banda con que contarán los dispositivos periféricos conectados al sistema.
En forma general tenemos que las características fundamentales de un
sistema de modulación FH-CDMA se pueden enumerar como:
♦ Alta inmunidad a las interferencias.
♦ Si se genera una interferencia, solo ocurrirá cuando se active dicha
frecuencia.
♦ Velocidades Máximas de 3 Mbps.
♦ Divide el ancho de banda total entre la cantidad de hops, por tanto, el ancho
de banda útil es reducido.
♦ El tiempo de permanencia de la frecuencia, esta definido por el Dwell Time.
Este es de al menos 0,4 seg.
♦ Difícil implementación, ya que se requiere un estricto estudio de
frecuencias, de manera que no exista coincidencia.
♦ Una falta de sincronismo, podría bajar significativamente el Troughput de la
red.
DS-CDMA (DIRECT SECUENCE CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS):
Este es otro esquema de modulación bajo Spread Spectrum que permite
concentrar toda la energia en una sola banda de frecuencia, Fig. # 14. Esta
55
técnica resulta ser complicada debido a que a que a cada bit de la data es
encriptada dentro un “chip” por el transmisor. Y luego a esto el receptor debe
ser deencriptada para luego ser reconstruido el mensaje original.Por esta razón
el transmisor y receptor, (estación base y suscriptor) deben estar
completamente sincronizado.
FIGURA 14. Acceso al medio DS-CDMA. Fuente: (CISCO Manual 2902,p.17)
Lo anteriormente dicho, se puede explicar diciendo que cada bit 1 de
datos esta representado por una secuencia y cada 0 se representa por la
misma secuencia pero invertida. Esta secuencia que permita representar la
data tiene la propiedad fundamental de detectar cualquier cambio que ocurra
en ella misma
En DS-CDMA, todos los mensajes son representados por niveles de 1
y –1, y las secuencias son creadas bajo complejos procedimientos
matemáticos que permiten crear un sin fin de pseudo códigos aleatorios,
56
incrementando con esto la seguridad de la red instalada.
Local Multipoint Distribution Service (LMDS
LMDS, es una tecnología de banda ancha, que maneja información a
grandes velocidades en forma inalámbrica a dos vías, en la cual se puede
integrar voz, vídeo y datos, en el mismo sistema.Fig. # 15.
Fig. 15 LMDS www.webproforum.com
La tecnología LMDS soporta una serie de servicios, entre los
que se encuentran:
§ Transferencia de archivos multimedia en tiempo real
§ Acceso a Internet dedicado a altas velocidades
§ Acceso remoto a redes de área local (LAN) corporativas.
§ Video sobre demanda.
§ Videoconferencias.
§ Servicios de telefonía básica.
57
Según Azzam y Ransom (1999, p.210) la tecnología LMDS opera en la
bandas de frecuencia comprendidas entre 27.5 a 28.35 GHz y 29.1 a 29.25
GHz. La misma estuvo inicialmente orientada a la distribución de videos de
entretenimiento, compitiendo con los sistemas de televisión por cable (CATV)
,donde rápidamente se obtuvo licencias experimentales. Debido a que las
condiciones atmosféricas, tales como la lluvia, nevadas y humedad generan
una severa atenuación en sistemas que operan a estas frecuencias, la licencia
final fue otorgada únicamente para proveer servicios de acceso comercial e
industrial.
Arquitectura de los Sistemas en LMDS:
Conceptualmente, LMDS es similar a la telefonía celular, debido a que
el servicio debe ser dividido en celdas, con servidores de transmisión en cada
una de ellas, aunque a diferencia de ésta, LMDS requiere linealidad en la
interconexión de los clientes con la estación base, es decir, los mismos operan
bajo línea de vista (LOS, Line Of Sight), con un máximo de 5 Kms de radio por
celda, siempre dependiendo de las características del terreno, potencia de
transmisión y altura de las antenas. Sumado a lo anterior la capacidad de
transmisión puede también depender de otros factores como:
§ Las técnicas de modulación usadas.
§ Ancho de Banda ofertado o proporcionado.
58
§ Frecuencia de reuso.
§ Sectorización de los equipos concentradores.
Desde que la señal comienza a limitarse con respecto al número de
usuarios, las frecuencias de Tx pueden ser rehusadas para incrementar la
capacidad del sistema. Cabe destacar que se recomienda el uso de fibra
óptica para la interconexión de cada una de las celdas con la oficina central.
Cuando se realiza el diseño del sistema, el tamaño de la celda posee
varios componentes a considerar:
§ Señales analógicas Vs digitales.
§ Línea de vista.
§ Superposición de celdas.
§ Características del terreno.
§ Altura de las antenas.
Como sabemos, LMDS es un sistema inalámbrico que opera a 28
GHz, posee un patrón de transmisión de 360º distribuido en cuatro cuadrantes
de polaridad alternada. Puede rehusar frecuencias y superponer celdas
aumentando la capacidad del sistema.
Característica técnicas de LMDS
En forma general, se puede resumir que un sistema de LMDS posee
características particulares de acceso, nombradas a continuación.
59
- Es un sistema en el cual sé accesa de forma inalámbrica. Mientras
otros sistemas comunican a los usuarios por conexiones cableadas, bien sea
cobre a par trenzado o fibra óptica, en LMDS el usuario no necesita de
conexiones por cable, sino que accesa a la red por interfaz de aire.
- Es un sistema punto a multipunto. LMDS se considera como un
sistema que transmite punto – multipunto, porque desde una estación base se
puede llevar información a varios usuarios simultáneamente.
- Es un sistema de Banda Ancha. Presta un servicio de transferencia
de datos a velocidades que llegan a los 155 Mbps.
- Transmisión a altas frecuencias. Utiliza ondas radioeléctricas
comprendidas desde 28 GHz hasta 40 GHz.
- Servicios Múltiples. Dada la anchura de la banda disponible, el LMDS
puede ser el soporte de una gran variedad de servicios simultáneos, entre los
cuales podemos mencionar: Televisión multicanal (difusión, PPV, video on
demand), Telefonía, servicios de transferencia de datos, servicios interactivos
multimedia (teleeducacion, telemedicina), y Acceso a Internet.
- Cobertura celular. El territorio a cubrir se divide en celdas de varios
kilómetros de radio: de 3 a 9 Km. por celda en la banda de los 28 GHz. , y de 1
a 3 Km. por celda en la banda de los 40 GHz.
- Presta servicios a usuarios fijos. En este sistema, la conexión
entre el usuario y la estación base es transmitida a través de antenas
direccionales de diámetro bastante pequeño. 30 cm. Los cuales son suficientes
60
para cumplir con el requerimiento de conexión LMDS. Como la transmisión del
usuario es realizada a través de este tipo de antena, el mismo se ve obligado a
permanecer en un sitio fijo bajo el área de cobertura de una celda especifica
conveniente a su zona de trabajo.
MMDS (MICROWAVE MULTIPOINT DISTRIBUTION SYSTEM),
Es un sistema que se encarga de distribuir punto a multipunto, señales
vía microondas y conecta a los usuarios a manera de enlaces fijos, como se
puede observar en la Fig. # 16
FIGURA 16 MMDS. Fuente: Delgado y Martínez. Esta tecnología inalámbrica, es originalmente concebida para la
distribución de vídeo en aquellas zonas en las que no es factible realizar un
cableado convencional. Se conoce, aunque incoherentemente, como el “Cable-
Inalámbrico”. Esto se debe a que siendo su principio la transmisión de video,
MMDS fue adquirida por compañías de televisión por cable para prestar el
mismo servicio de manera inalámbrica.
61
Esto no implica que el MMDS no pueda ser empleado para hacer
posible una transmisión de datos. Si profundizamos el basamento inicial del
MMDS, la transmisión de video en este caso es totalmente digital, sometida a
compresión en formato MPEG2, se crea un conjunto de bits. Esto concluye que
MMDS es un medio aceptable para cubrir los requerimientos de los servicios
de Banda Ancha.
Especificaciones técnicas del MMDS
En un sistema MMDS los datos son transmitidos vía microondas
utilizando un esquema de multiplexión por división de tiempo (TDM, Time
Division Multiplexing).
Los datos del canal de retorno (upstreaming) son enviados utilizando la
línea telefónica, lo cual se hace muy cómoda para brindar acceso a Internet. El
canal de downstream, (información dirigida al usuario), está compartido, por lo
que es necesario algún tipo de algoritmo para administrar el empleo del canal
por parte de los usuarios.
El algoritmo puede ser relativamente simple ya que sería ejecutado
desde el extremo transmisor sin necesidad de realimentación por parte de los
usuarios. Cada canal de 6 MHz podría ser modulado utilizando la técnica 64-
QAM, lo cual representa una rata de bits de 27 a 30 Mbps después de la
respectiva corrección de errores.
62
Entre los formatos de modulación que pueden emplearse en MMDS
tenemos BPSK (Binary Phase Shift Keying, modulación binaria por corrimiento
de fase), QPSK (Quadrature Phase Shift Keying, modulación en cuadratura por
corrimiento de fase), QAM (Quadrature Amplitude Modulation, modulación de
amplitud por cuadratura) y DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum,
Espectro Esparcido de Secuencia Directa).
BPSK es una alternativa pobre dado que la eficiencia espectral es la
mitad de la correspondiente a QPSK con poca ventaja en cuanto a la relación
señal/ruido. QAM parece ser el estándar adoptado por la industria, ya que
permite obtener un elevado rendimiento en cuanto a velocidad de transmisión.
DSSS es una técnica que permitiría obtener un rendimiento aún mayor
del espectro radioeléctrico, sin embargo, hasta la fecha no existen muchos
fabricantes que dispongan de autorización para modular con este método.
Entonces, MMDS puede describirse de la manera siguiente:
- Sistema de acceso netamente inalámbrico.
- Opera a manera punto a multipunto.
- Acceso TDM o FDM.
- Transmite en rango comprendido entre los 2.5 y los 2.7 GHz.
- Puede distribuir entre 30 y 50 canales, cada uno con 6 Mbps de BW.
- Propagación celular con Cobertura hasta de 57 Km. También, pueden existir
enlaces fijos mediante un esquema de sectorización.
- La velocidad depende del factor de modulación, el cual puede variarla desde
63
2 a 27 Mbps en tasa de transferencia de datos.
- La comunicación se establece mediante enlaces fijos o utilizando módems
inalámbricos.
- Soporta fácilmente cualquier servicio de banda ancha.Bajo un patrón
sectorizado de MMDS cada usuario emplea antenas altamente direccionales,
dirigidas hacia la respectiva estación base.
- En un sistema celularizado podrían emplearse dos técnicas básicas de
multicanalización: multicanalización por división de frecuencias (FDM,
Frequency Division Multiplexing) y multicanalización por división de tiempo
(TDM). La elección está dictada por el espectro disponible y el tamaño de las
celdas a servir.
Esto último es una función de factores tales como la potencia
disponible para la transmisión, el formato de modulación, la ganancia de las
antenas, el tipo de terreno, etc. Por razones de competitividad se requiere un
tamaño de celda relativamente grande, ya que al reducir el tamaño de la celda
suben los costos de infraestructura.
Con cobertura celularizada, cada usuario dispone de un MODEM
inalámbrico, el cual monitorea la señal recibida en espera de la información
dirigida a un usuario particular.
INTERCONECTIVIDAD DE REDES
En términos generales la interconexión no es mas que un proceso en la
64
cual se permite la comunicación de dos o más sistemas, creando entre ellos un
flujo de información propio, a fin de lograr un crecimiento en el mismo,
adicionando nuevos elementos que aumenten su grado de complejidad.
El termino interconexión de redes se encuentra estrechamente
relacionado con el de interred, (inter=interconexión; red), donde según
Ford(1998,p.3) es el conjunto de redes individuales conectadas por
dispositivos intermedios de conectividad de redes que funcionan como una
sola red. La interconectividad de redes se refiere a la industria, productos y
procedimientos que enfrentan el reto de crear y administrar interredes.
La tecnología de interconectividad de redes surgió como una solución
a tres problemas básicos: LAN’s aisladas, Duplicación de recursos y falta de
administración de recursos, donde, las LAN’s aisladas imposibilitan la
comunicación electrónica entre cada una de las oficinas o departamentos. LA
duplicación de recursos significa que se debía suministrar el mismo hardware y
software a cada departamento y oficina, así como poseer grupos de soporte
separados. Esta falta de administración de la red provocó que no existiera un
método centralizado para la administración y reparación de las redes.
Factores que influyen en la interconectividad:
La interconexión de redes no es tarea fácil, se debe enfrenta una gran
cantidad de retos, sobre todo en las áreas de la conectividad, confiabilidad,
65
administración de redes y flexibilidad. Cada uno de estos factores es de
relevante importancia en la construcción de una interred eficiente y efectiva.
La tarea de conectar varios sistemas es soportar la conectividad entre
tecnologías diferentes ya que, por ejemplo, varios sitios pueden utilizar
diferentes medios de transmisión, o bien operar a velocidades variables.
Toda red debe tener como una de sus características principales la
confiabilidad del servicio, ya que la tanto a nivel empresarial como personal la
eficiencia del sistema depende del acceso y confiabilidad hacia todos los
elementos que comprende la red.
Adicionalmente, toma su lugar la administración de la red, ya que
gracias a ésta se logra una completa supervisión de los procesos, tales como
fallas, errores en la transferencia de información y el más importante de todos,
la seguridad, ya que gracias a esta se puede resguardar que la información y
recursos sean disponibles solo al usuario que se desee
Por ultimo, la flexibilidad nos permite el crecimiento de la red, pudiendo
adaptar al sistema nuevas aplicaciones y servicios sin tener que cambiar de
forma total la estructura y organización de la misma.
Actualmente las interconectividad de redes se rigen según una serie de
criterios preestablecidos que permiten establecer normas a seguir por los
fabricantes de equipos de redes. Debido a estas normas se pueden crear
sistemas abiertos que permitirán el uso de cualquier dispositivo de red dentro
de la misma, sin distinción de marcas. Estas normas traen como consecuencia
66
el nacimiento el modelo de referencia OSI.
MODELO DE REFERNCIA OSI
El inmenso crecimiento de los sistemas informativos, y a su vez las
diferentes industrias involucradas él la fabricación de equipos de interconexión
utilizados para tal fin, ha generado cierta inquietud en los consumidores, ya que
de alguna u otra forma necesitan cierta flexibilidad a la hora de decidir cómo y
cuál es la tecnología que más se adapta a sus necesidades. En base a esto la
Organización Internacional de Estándares, ISO, se vio en la necesidad de
aprobar un modelo de referencia que permita interconectar sistemas de
procedencia diversa (distintos fabricantes), los cuales cada uno operaba
ulitizando sus propios protocolos en el intercambio de señales, este modelo se
llama OSI ( Open Systems Interconnection).
Estructura del Modelo OSI
Según Huidobro (2000, p.179) el modelo OSI esta compuesto por una
pila de 7 niveles (capas), cada uno de ellos con una funcionabilidad específica,
para permitir la interconectividad de sistemas heterogeneos. La utilidad del
mismo radica en la separación que en él se hace las distintas tareas que son
necesarias para comunicar dos sistemas independientes. Los siete niveles del
modelo o capas OSI son los siguientes:
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1. Fisico
2. Enlace
3. Red
4. Transporte
5. Sesión
6. Presentación
7. Aplicación]
Donde según la figura 17 se puede simplificar las funciones de cada uno:
Fig. 17 Fuente curso OSI. Fuente: Cisco (2000 p, 2902 )
Los tres niveles inferiores están orientados al acceso del usuario-
comunicaciones de datos-; el cuarto nivel de transporte extremo a extremo de
la información, y los tres superiores a la aplicación
Capa Fisica
La capa física se ocupa de la transmisión de bits a lo largo de un canal
de comunicación. Su diseño debe asegurar que cuando un extremo envía un bit
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con valor 1, este se reciba exactamente como 1 bit con ese valor en el otro
extremo. Este nivel proporciona los medios mecánicos, eléctricos, funcionales
y de procedimiento para mantener y desactivar un circuito físico entre un ETD
(Equipo Terminal de Datos) y un EDC ( Equipo de Comunicación de Datos).
Entre los elementos a considerar dentro de la capa física
tenemos:
§ Mecánicos: definen el tipo de conector, sus
dimensiones físicas, la distribución de pines, etc. .
§ Eléctricos: concierne a las características
eléctricas, como su voltaje, nivel de impedancia, etc.
§ Funcionales: define el significado de los
niveles de tensión en cada uno de los pines del conector.
Unas de las normas que se han destacado dentro de la capa física se
encuentran X.21, V.10, V.24, entre otros.
Capa de Enlace
Esta representa la segunda capa en el modelo OSI, y su función
primordial es facilitar los medios funcionales y de procedimiento para mantener
y liberar conexiones de enlace de datos entre entidades de red y para transferir
unidades de datos del servidor de enlace de datos. En otro orden de ideas, la
capa de enlace permite que a partir de un medio de transmisión común y
69
corriente se logre transformarlo en una línea sin errores de transmisión para la
próxima capa, la de red.
Gracias a esta capa se permite una gran confiabilidad en la
transferencia de tramas, ya que con un minucioso proceso de detección de
errores logrado gracias a la inserción de bits patrones, se pueden retransmitir
cualquier trozo de trama cuya información presente alteraciones por factores
ajenos, tales como el ruido en las líneas de transmisión.
Capa Red:
La capa de red se ocupa de controlar el funcionamiento de la subred.
Una consideración clave de diseño es determinar como se encaminan los
paquetes de la fuente a su destino. Las rutas se pueden basar en tablas
estadísticas que se alambran en la red y rara vez cambian. También se pueden
determinar al inicio de cada conversión, por ejemplo en una sesión de terminal.
Por ultimo, pueden ser altamente dinámicas, determinándose de nuevo con
cada paquete para reflejar la carga actual de la red.
Si en la subred se encuentran presentes demasiados paquetes a la
vez, se estorbaran mutuamente, formando cuellos de botella. El control de tal
congestión pertenece también a la capa red.
Entre otras cosas, la capa de red permite la adición de las cabeceras
de direccionamiento a las tramas de datos a fin de permitir el enrrutamiento
70
dentro de las redes. Aquí operan los enrrutadores, dispositivos de interconexión
de redes, que permiten el control del tráfico y encaminamiento de los paquetes
a través de la red, así como también localizar el camino más eficiente en
determinado momento..
Entre los protocolos mas importantes que operan en esta capa, es el
protocolo de Internet (IP) definido a continuación.
Protocolo IP: según Tanenbaum (2000, p.412), este protocolo es “El
pegamento que mantiene unida la internet”. Este posee las siguientes
características:
Ø Ofrece un servicio no orientado a la conexión, es decir, cada trama en la
que se ha dividido un paquete es tratado de forma independiente.
Ø Las tramas que componen un paquete pueden ser enviadas por
caminos distintos, e incluso llegar de forma desordenada.
Ø Realiza funciones de enrrutamiento. Maneja direccionamiento de origen
y destino de la información a sus específicos dispositivos de hardware,
esta dirección se denomina dirección IP.
Su unidad básica de transferencia se denomina datagrama IP, descrito a
continuación:
La red Internet denomina a su unidad básica de transferencia Datagrama
Internet, conocido también como datagrama IP. El datagrama IP posee una
71
longitud máxima de 65.536 bytes y se encuentra constituido por dos partes
fundamentales:
Encabezamiento. Este posee una parte fija de 20 Bytes y una parte
opcional de longitud variable de hasta 40 Bytes. Contiene muchos campos en
los que se destacan:
ü Dirección IP de origen.
ü Dirección IP de destino.
ü Tipo de trama.
ü Longitud total.
ü Tipo de servicio.
ü Entre otras.
Datos. Contiene la información en si que se desea enviar. Esta parte
posee una longitud de 65476 bytes, disponibles para la transferencia de la
información.
La cabecera del datagrama IP puede representarse gráficamente a
través de la siguiente figura.
Versión IHL Tipo de Servicio Longitud total
Identificación DF MF Desplaza. Del Fragm.
Tiempo de Vida Protocolo Suma de comprob. de la cabecera
Dirección de Origen
32 Bits
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Dirección de Destino
Opciones
Fig. No 18. Cabecera del Datagrama IP. Fuente: Tanenbaum (2000, p 413)
Capa de Transporte:
La función básica de la capa de transporte es aceptar datos de la capa
de sesión, dividirlos en unidades más pequeña si es necesario, pasarlos a la
capa de red y asegurar que todos los pedazos lleguen correctamente al otro
extremo. Ademas, todo esto se debe hacer de manera eficiente y en forma que
aísle a las capas superiores de los cambios inevitables en la tecnología del
Hardware.
En condiciones normales, la capa de transporte crea una conexión de
red distinta para cada conexión de transporte que requiera la capa de sesión.
Sin embargo si la conexión de conexión requiere un volumen de transmisión
alto, la capa de transporte podría crear Multiples conexiones de red, dividiendo
los datos entre las conexiones para aumentar el volumen.
Capa de Sesión:
73
Uno de los servicios de la capa de sesión es manejar el control del
dialogo. Las sesiones pueden permitir que el trafico vaya en ambas
direcciones al mismo tiempo, o solo en una dirección a la vez., la capa de
sesión puede ayudar a llevar el control de los turnos.
Otro servicios de sesión es la sincronización. Considere los problema
que pueden ocurrir cuando se trata de efectuar una transferencia de archivo de
2 horas de duración entre dos maquinas que tienen un tiempo medio entre
ruptura de 1 hora. Para eliminar este problema, la capa de sesión ofrece una
forma de insertar puntos de verificación en la corriente de datos, de modo que
después de cada interrupción solo se deben repetir los datos que se
transfirieron después de ultimo punto de verificación
Capa de Presentación:
La capa de presentación realiza ciertas funciones que se piden con
suficientes frecuencia para justificar la búsqueda de una solución general, en
lugar de dejar que cada usuario resuelva los problemas. En particular, y a
diferencia de todas las capas inferiores que se interesan solo en mover bits de
manera confiable de aca para alla, la capa de presentación se ocupa de la
sintaxis y la semántica de la información que se transmite.
Un ejemplo típico de servicios de presentación es la codificación de
datos en una forma estándar acordada. La mayor parte de los programa de
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usuarios no intercambian cadenas de bits al azar; intercambian cosas como
nombres de personas, fechas, cantidades de dinero, cuentas,etc
Capa de Aplicación:
Una de las funciones de la capa de aplicación es la transferencia de
archivos. Los sistemas, generalmente, poseen distintos modos de conversión,
así como también líneas de texto diferentes, la capa de aplicación se encarga
de unificar cada una de estos esquemas de transferencia de archivos, a fin de
que exista correspondencia entre la fuente y el destino. El correo electrónico, la
carga remota de trabajo, la búsqueda de directorios y otros recursos de uso
general y especial es una función de esta capa. Entre los protocolos que
operan bajo ésta capa se encuentran:
♦ Telnet
♦ File Transfer Protocol. (FTP)
♦ Correo electrónico (SMTP).
♦ Domine Name Service. (DNS).
REDES DE AREA LOCAL
Las Redes de Area Local, conocidas comúnmente como LAN (Local
Area Network), son sistemas de comunicación ampliamente usados por
empresas con la finalidad primordial de intercambiar información de un punto a
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otro de una forma rápida y segura, permitiendo también compartir recursos
entre cada uno de los usuarios que conforman la red.
Según Huidobro (2000, p.123) una red de área local es un sistema de
comunicaciones constituido por un hardware (cableado, terminales, servidores,
etc.) y un software (acceso al medio, gestión de recursos, intercomunicación)
que se distribuyen por una extensión limitada (planta, edificio, grupo de
edificios) en el que existen una serie de recursos compatibles a los que tiene
acceso los usuarios para compartir información de trabajo.
Actualmente las redes de área local se caracterizan por manejar
grandes velocidades permitiendo así el manejo de grandes flujos de
información en tiempos sumamente bajos. Por tal motivo las redes, hoy en día,
soportan vídeo sobre demanda, vídeo conferencia, telefonía, entre otros.
Gracias a las redes, la industria y el comercio en general repunta en un
crecimiento sostenido a la par con los adelantos tecnológicos, permitiendo la
aplicación de nuevas técnicas que se traduzcan en mayor rendimiento y
automatización de los procesos.
Ford (p.38. 1998) define también a las redes LAN como una red de
datos de alta velocidad, tolerante a fallas, que cubre una área geográfica
relativamente pequeña. Por lo general conecta estaciones de trabajo,
computadoras personales, impresoras y otros dispositivos. Las LANs tienen
muchas ventajas para los usuarios de las computadoras, entra otras el acceso
compartido de dispositivos y aplicaciones, el intercambio de archivos entre los
76
usuarios conectados y la comunicación entre usuarios vía correo electrónico y
otras aplicaciones.
Topologías de Redes de Area Local
Estas definen la forma y organización de los dispositivos de la red.
Existen cuatro topologías comunes de LAN: Bus, anillo, estrella y árbol. Estas
topología son arquitectura lógicas, sin embargo, los dispositivos en realidad no
necesitan estar ubicados físicamente de acuerdo con estas configuraciones.
Por ejemplo, las topología lógicas en Bus y anillo, por lo común están
dispuestas como una estrella.
Existen diferentes topología dependiendo de las necesidades del
usuario, en función a los costos de inversión, seguridad en las redes, tiempo de
instalación entre otros.
♦ Topología de árbol
♦ Topología bus
♦ Topología estrella
♦ Topología anillo.
Topología Estrella:
77
Su característica fundamental es que el centro de la estrella es el
sistema de computación que procesa toda la información que le envían los
periféricos. El nodo central es el responsable de encaminar el tráfico hacia el
resto de los componentes; se encarga además, de localizar las averías. Esta
tarea es relativamente sencilla en el caso de una topología estrella, ya que es
posible aislar las líneas para identificar el problema. La ventaja principal de
este tipo de topología es su seguridad, pues la ruptura de un enlace no
perjudica el funcionamiento de las otras, como es el caso de las otras topología
como Bus y anillo
Actualmente las topologías de red han variado considerablemente,
como las topologías bus-estrella y anillo-estrella, conocidas como topologías
lógicas. Entre las características fundamentales de las redes con topología
estrella tenemos:
♦ Todas las estaciones están conectadas a un punto central
(concentrador), formando una estrella física.
♦ Cada vez que se quiere establecer comunicación entre dos
ordenadores , la información debe pasar a través de punto central.
♦ La velocidad es alta para comunicaciones entre el nodo central y
otro extremo, pero entre nodos extremos es mas baja.
♦ Entre sus principales ventajas es que al romperse un cable solo se
pierde la conexión de un nodo y por lo tanto también es más fácil
detectar las fallas.
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♦ Pueden poseer diferentes métodos de acceso al medio, ya que
esta topología puede ser combinada con otras según las
necesidades.
Redes Inalámbricas:
El continuo crecimiento de las redes de área local y su impacto en el
mercado, han generado el estudio de un sin fin de tecnologías que permitan
mejorar el rendimientos de las redes cableadas tradicionales; este cambio
debe enfatizarse, básicamente, en cuatro criterios básicos:
a) Velocidad en la implantación.
b) Grandes velocidades de transmisión.
c) Movilidad.
d) Costos de instalación.
Las redes inalámbricas cuentan con estos cuatro criterios, ya que
primeramente, su instalación depende de la instalación de una estación base,
ya que los dispositivos periféricos solo poseen una interfaz inalámbrica, es
decir, no se requiere del instalación de los inmensos y complicados tendidos
de cables. Seguidamente, con las redes inalámbricas, se pueden lograr
grandes anchos de banda, según la tecnología que se implemente, en algunos
casos se logran rendimientos por encima de los 3Mbps.
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Uno de los aspectos interesantes de las redes inalámbricas, es la
movilidad, ya que los dispositivos conectados tienen cierto grado de movilidad,
es decir, no están limitados en un área geográfica, tienen la facilidad de
moverse dentro de los parámetros establecidos por los fabricantes. Este factor
se ve enteramente afectado por el tipo de tecnología usada, ya que unas
requieren línea de vista con la estación base, como el caso de los sistemas
WLL, MMDS y LMDS mientras que otras no, como 3G.
Las redes inalámbricas poseen un sin numero de tecnologías
involucradas, el cual se explican detalladamente en el estándar que fue creado
exclusivamente para el desarrollo de redes inalámbricas, el IEEE 802.11.
ESTANDARES PARA REDES LOCALES DEL IEEE
El instituto de ingenieros eléctricos y electrónicos (IEEE) han
establecido seis subcomités con el fin de desarrollar estándares para redes de
área local. Todos estos grupos reciben la denominación colectiva de comités
de normalización de redes locales IEEE 802
§ 802.1 Gestión y niveles superiores (HILI)
§ 802.2 Control lógico de enlace (LLC)
§ 802.3 CSMA/CD.
§ 802.4 Token Bus.
§ 802.5 Token Ring.
80
§ 802.6 Redes Metropolitanas (MAN)
§ 802.11. WLAN (Wireless LAN). Redes inalámbricas.
DISPOSITIVOS DE INTERCONEXIÓN DE REDES.
Toda red posee ciertas características físicas y eléctricas de
operatividad, fundamentadas en cada una de las modelos de capa OSI y a su
vez desarrolladas según los estándares de la IEEE, donde, se deben
considerar distancias entre cada dispositivo conectado a la red, velocidad de
transmisión, tipo de cableado, numero de dispositivos conectados, entre otros.
Por tanto, todos estos parámetros reflejan que las redes tendrían un grado de
crecimiento finito, es decir, podrían crecer solo hasta donde las
especificaciones lo permitan, por tal razón, nacen los dispositivos de
interconexión, los cuales permiten el crecimiento infinito de las redes y a su vez
permiten interconectar redes de diferentes topologías, velocidades, entre otras.
Según Huguet G. (2000.p.74), la interconexión de redes se puede
hacer a varios niveles : desde el físico, a través de un dispositivo llamado
concentrador (Hub), hasta niveles mas altos (niveles del modelo OSI) a través
de dispositivos como Puentes (Bridges) o encaminadores (Routers).
CONCENTRADORES (HUBS)
81
Los concentradores, aunque no son dispositivos de interconexión de
redes, se deben nombrar ya que los mismos permiten la interconexión entre las
estaciones de trabajo y otros elementos de la red. Este es el dispositivo de
interconexión más sencillo que existe. El mismo consiste en un armario de
conexiones donde se centralizan todas las conexiones de una red, es decir, un
dispositivo con muchos puertos de entrada y salida.
Los concentradores pueden ser:
♦ Pasivos
♦ Activos.
PUENTES (BRIDGES).
Los puentes son dispositivos que ayudan a resolver el problema de
limitaciones de distancia, junto al problema del numero de nodos en la red. Los
mismos trabajan a nivel de enlace del modelo OSI, por lo que pueden
interconectar redes que cumplan con la norma del modelo 802.3.
Los puentes son ampliamente utilizados para:\
a) Ampliar la extensión de una red.
b) Reducir la carga de una red con mucho tráfico.
c) Unir redes con la misma topología, actuando como un simple
direccionador de paquetes.
d) Unir redes de diferente topología, actuando como medio traductor
entre los niveles de MAC de cada una de ellas.
82
e) Los puentes trabajan con direcciones MAC y no entienden
direcciones IP.
ENRRUTADORES (ROUTERS)
Los enrrutadores, también conocidos como routers, no son mas, según
Huidoro (2000.p.263), es un nodo que asume las funciones de encaminar él
trafico a través de la red hacia los nodos de destino siguiendo la ruta mas
apropiada, debido a que opera a nivel de red, depende del protocolo.
Ente las fundamentales características de los routers tenemos:
♦ Es como un puente, pero se incorporan características avanzadas.
♦ Trabajan a nivel de red, por lo tanto manejan direccionamiento IP.
♦ Nos permiten interconectar redes tanto de área local como de área
extensa.
♦ Habitualmente se utilizan para interconectar LAN a las WAN.
♦ Cada segmento de red conectada a través de un Router tiene una
dirección de red independiente.
TERMINOS BASICO:
Banda Angosta: Es una facilidad provista por las compañías de
telecomunicaciones para transmitir datos a velocidades de hasta 512 Kbit por
83
segundo.(Gonzalez. 1980. p,382)
Bit: Una concentración de dos términos en ingles binario y digit. Un bit tiene
dos valores cero (0) y uno (1), los cuales determinan el estado de la señal.
Estos son denominados como falso o cierto, apagado o encendido, activo o
inactivo, etc.(Gonzalez. 1980.p,382)
Byte: Identifica un numero de bit considerado como una unidad. Usualmente se
emplea byte como sinónimo de octeto (grupo de 8 bits contiguos). Huidoro,
(1998, p.263)
CCITT (Consultative Committés of International Telegrah and Telephone):
Comite Internacional de Consulta para Telegrafos y telefonos parte de la union
internacional de Telecomunicaciones. ITU (del ingles Internacional
Telecommunication Union), el es una organización de las naciones unidas;
CCITT de las recomendaciones o acuerdos internacionales, para sistema de
comunicaiones a nivel internacional, incluyendo datos. (Gonzalez, 1980, p.383)
Clarence: despeje necesario para la transmisión de la señal entre el radio de
la primera zona de fresnel y la curvatura de la tierra.(Freeman, 1987,p.55)
Fibra Optica: Filamento de vidrio u otros materiales transparente de diámetros
muy pequeño, a través de los cuales se pueden transmitir a largas distancia un
haz de rayos de luz, mediante reflexiones internas de luces.(Tomasi, 1996,
p.392)
Full- Duplex (Fdx): con una operación full duplex, las transmisiones pueden
ocurrir en ambas direcciones al mismo tiempo. A los de full duplex algunos
84
veces se les llama líneas simultanea de doble sentido, duplex o de ambos
sentidos. (Tomasi, 1996, p.9)
Half-Duplex (Hdx): las transmisiones pueden ocurrir en ambas direcciones,
pero no al mismo tiempo. A los sistemas Half-Duplex, algunas veces se les
llaman sistema alternativa de dos sentidos. (Tomasi, 1996, p.9)
HERTZ (Hz): unidad de frecuencia, significa 1 ciclo por
segundo.(Huidoro,1998, p.261)
Multiplexor: Dispositivo que permite la concentración de líneas que operan a
distinta velocidad y con diferentes protocolo, para economizar componente de
comunicaciones.(Gonzalez, 1980, p.385)
Multipunto: Forma de conectar varios lugares para transmitir información
entre ellos.(Carlson, 1994,p.15)
Nodo: Es la descripción topográfica de una red, un nodo es un punto de unión
de enlace o de comunicaciones de ruta que siguen los mensaje de datos,
desde el punto de vista del flujo de los datos. (Huidoro,1998,p.265)
Paquete: Bloque de datos organizado de una forma especial, para que obre
como un conjunto indivisible.(Tomasi, 1996,p.392)
Portadora: Es una frecuencia continua capaz de ser modulada o modificada
mediante una segunda señal, la cual lleva información.(Carlson,1998 p.30)
Punto A Punto: Forma de configurar dos dispositivos para efecto de la
comunicación entre ellas. Sin emplea un enlace directo sin ramificaciones a
85
terceros. ( Gonzalez,1980,p.387)
Tiempo De Respuesta: El tiempo transcurrido entre la ultima entrada u
operación en una terminal remota y la primera indicación de respuesta desde el
computador central. (Huidoro ,1998,p.10)
Transparencia: Si una señal pasa a través de un modulo o servicio de
comunicación sin sufrir cambios, se dice que dicho modulo o servicio es
transparente a la señal. (Gonzalez,1980,p.399).
VARIABLES DE ESTUDIO
Enlace Inalambrico De Banda Ancha
Es un medio físico de transmisión que utiliza el espacio libre para enviar
información (Voz, datos y video) a través de ondas de radio. Esto se logra
convirtiendo la información de la fuente original a energía electromagnética y
después transmitiendo esta a uno o más destinos. Los enlaces inalámbrico se
denominan de Banda Ancha cuando el flujo de información es lo
suficientemente grande; como el caso de las videoconferencias, video sobre
demanda, telefonía, entre otros, los cuales requieran de un ancho de banda y
velocidad considerablemente grandes, por encima de 2 Mbps. Caballero J.
(1997 p 225).
Operacionalmente, es la transmisión de datos entre el edificio Montielco
y MTSO ubicado en la Zona industrial a través de antenas transmisoras que
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operan en frecuencia mayores a 2Ghz en la cual la información o la señal es
administrada por una estación base ubicada entre ambos puntos de
transmisión. Esta variable, tiene las dimensiones e indicadores siguiente:
TABLA 2
INDICADORES DE EL ENLACE INALAMBRICO
VARIABLE DIMENSIONAMIENTO INDICADORES
Antena -Flat Panel -Directividad
Punto - Multipunto - Estacion base - Reuso de frecuencia
Enlace Inalambrico de Banda Ancha
Ancho de banda -Alta frecuencia (2 Ghz) -Altas velocidades de transmisión (2 Mbps)
FUENTE: Delgado y Martinez.
Interconexion De Redes De Area Local
Es un que un proceso en el cual hay una comunicación de dos o más
sistemas, creando entre ellos un flujo de información propio, con la finalidad de
lograr el crecimiento del mismo. Ford (1998,p.3).
Operacionalmente, son las diferentes técnicas que permiten la
integración de dos redes locales que operan bajo un estándar Ethernet
ubicadas en Montielco y MTSO perteneciente a la empresa Telcel.
TABLA 3
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INDICADORES DE LA INTERCONEXION
VARAIBLE DIMENSIONAMIENTO INDICADORES
Dispositivo de Interconexión.
-Concentradores -Enrutadores. -Cable UTP
INTERCONEXION DE
REDES DE AREA LOCAL
Estandar ETHERNET
FUENTE: Delgado y Martinez
