INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALtesis.ipn.mx/jspui/bitstream/123456789/2615/1/Comu... · 2017. 12. 13. · t e s i s p asesores dr. felipe rolando menchaca garcÍa ing. miguel ramÍrez

ASESORES

DR. FELIPE ROLANDO MENCHACA GARCÍA ING. MIGUEL RAMÍREZ MONTIEL

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA

Y ELÉCTRICA

“COMUNICACIÓN DE DATOS A TRAVÉS DE CABLEADO ELÉCTRICO

T E S I S

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA

P R E S E N T A N :

MÉXICO D.F. 2008.

CORTÉS HERNÁNDEZ ANTONIO MEJÍA LÓPEZ IGNACIO

Comunicación de datos a través de cableado eléctrico

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A MIS PADRES

Sabiendo que no existirá una forma de agradecer una vida de sacrificio y esfuerzo, porque gracias a su cariño, guía y apoyo he llegado a realizar uno de mis anhelos más grandes de mi vida, fruto del inmenso apoyo, amor y confianza que en mi se

depositó y con los cuales he logrado terminar mis estudios profesionales que constituyen el legado más grande que pudiera recibir y por lo cual les viviré

eternamente agradecido.

Con cariño y respeto. A mis hermanas Como una muestra de mi cariño y agradecimiento, por todo el amor y el apoyo brindado y porque hoy veo llegar a su fin una de las metas de mi vida, les agradezco la orientación y los ánimos que siempre me han otorgado.

por esto y mas… gracias.

A mis profesores Quiero expresar un profundo agradecimiento a quienes con su ayuda, apoyo y comprensión me alentaron a logar esta hermosa realidad, en reconocimiento a todo el poyo brindado a través de mis estudios y con la promesa de seguir siempre adelante, gracias.

Con admiración y respecto


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ÍNDICE Introducción……………………………………………………………………… 8 Justificación……………………………………………………………………… 9 Objetivo………………………………………………………………………….. 10 Capitulo I Antecedentes.

1.1.1-Orígenes y evolución de Internet……………………………………… 11 1.1.2.-Elementos imprescindibles para acceder a Internet……………….. 13 1.1.3.-Servicios básicos en Internet………………………………..………… 13 1.1.4.-ISOC (Internet Society)………………………………………………… 14 Capitulo II.- Medios de conexión existentes a Internet y servicios de telecomunicaciones

2.-Fibra Óptica………………………………………………………………….. 15 2.1.1.-Fibra monomodo……………………………………………………….. 17 2.1.1.2.-Fibra multimodo de índice Gradual…………………………………. 17 2.1.1.3.-Fibra multimodo de índice escalonado…………………………….. 17 2.1.2.1.-Características Técnicas…………………………………………..… 18 2.1.2.2.-Características Mecánicas……………………………………..……. 18 2.1.3.1.-Algunas ventajas de la fibra óptica………………………………….. 19 2.1.3.2.-Algunas desventajas de las fibras ópticas…………………………. 20 2.1.4.1.-En el ámbito de las Redes…………………………………………… 20 2.1.4.2.-En el campo de la telefonía………………………………………...... 21 2.1.5.-Otras aplicaciones……………………………………………………… 22 WLANS 2.2.1.-Generalidades sobre redes de área local inalámbricas……………. 23 2.2.1.2.-Definición de Red de Área Local Inalámbrica………………….…. 23 2.2.1.3.-Aplicaciones de los sistemas WLAN………………………..……… 24 2.2.1.4.-Configuraciones WLAN……………………………………………… 25 2.2.1.4.2.-A. Conexión uno a uno…………………………………… 25 2.2.1.4.3.-B. Modo Infraestructura…………………………………………… 25 2.2.1.4.4.-C. Enlace entre varias LAN o WMAN……………………………. 26 2.2.2.-Arquitectura de capas 802.11……………………...………………..... 27 2.2.3.1.--Tecnologías utilizadas en las Redes Inalámbricas……………… 28 2.2.3.2..-A. Tecnologías de espectro ensanchado………….………………. 28

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2.2.3.3.-A.1 Tecnología de espectro ensanchado por secuencia directa (DSSS)........................................................................................................

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2.2.3.4.-A.2 Tecnología de espectro ensanchado por salto en frecuencia (FHSS)…………………………………………………………………………...

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2.2.3.5.-B.Tecnología de infrarrojos 31 2.2.4.1.-Nivel de Acceso al Medio (MAC)…................................................ 32 2.2.5.-Descripción Funcional MAC……………………………………………. 32 2.2.5.2.-DFC Función de Coordinación Distribuida…………………………. 33 2.2.5.3.-Protocolo de Acceso al medio CSMA/CA y MACA…..................... 33 2.2.5.4.-Espaciado entre tramas IFS…………………………………………. 35 2.2.5.5.-Conocimiento del medio……………………………………………… 36 2.2.5.6.-PFC Función de Coordinación Puntual……………………………. 37 2.2.5.7.-Formato de las tramas MAC………………………………………… 39 2.2.5.8.-Direccionamiento en modo infraestructura………………………… 41 2.2.6.-Servicios del Sistema de Distribución. Asociación………………… 42 2.2.7.-Algoritmo de Asociación Activa……………………………………… 43 2.2.8.-Subnivel de Gestión MAC……………………………………………… 44 2.2.9.-Sincronización…………………………………………………………… 44 2.2.10.-Gestión de Potencia…………………………………………………… 45 DSL 2.3.1.-XDSL……………………………………………………………………… 47 2.3.1.2.-Envió y recepción en XDSL………………………………………….. 48 2.3.2.- El splitter………………………………………………………………… 48 2.3.3.1.-Canal Downstream (de bajada)……………………………………… 48 2.3.3.2.-Canal Upstream (o subida)…………………………………………. 48 2.3.3.3.-Canal telefónico………………………………………………………. 48 2.3.4.1.-Tipos de modulaciones……………………………………………… 49 2.3.4.2.-2B1Q (dos-binario, uno cuaternario)……………………………… 49 2.3.4.3.-Implementacion de QAM para xDSL (CAP Carrier less amplitude modulation)……………………………………………………………………….

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2.3.4.4.-DMT (Discrete multi-tone modulation)……………………………… 50 2.3.5.-Proceso de Modulación………………………………………………… 50 2.3.6.-ADSL……………………………………………………………………… 50 2.3.6.2.-Splitter para línea ADSL……………………………………………… 51 2.3.7.1.-Ventajas……………………………………………………………….. 52 2.3.7.2.-Inconvenientes………………………………………………………… 52 Capitulo III. Tecnología PLC

3.1.1.-Tecnología PLC………………………………………………………… 53 3.1.2.-Equipos de PLC. Baja tensión………………………………………… 56 3.2.-Equipo local del cliente (CPE Customer Premises Equipment).

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3.3.-Equipo de cabecera (Head end) 56 3.4.-Home Gateway (Repetidor)……………………………………………… 56 Capitulo IV.- Arquitectura PLC

4.1.1.-Arquitectura PLC………………………………………………………… 58 4.2.1.-Elementos necesarios para la provisión de servicio de Internet mediante PLC……………………………………………………………………

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4.2.2.-Transformadores………………………………………………………… 59 4.2.3.-MODEM de usuario…………………………………………………….. 59 4.2.4.-MODEM cabecera……………………………………………………… 59 4.2.5.-Dispositivos de interconexión…………………………………………. 60 4.3.-Frecuencia de PLC y la del suministro de la CA………………………. 62 4.4.1.-Arquitectura PLC Outdoor o de Acceso……………………………… 62 4.4.2.-Indoor…………………………………………………………………….. 62 4.4.3.-modem PLC……………………………………………………………… 63 4.5.1.-Ventajas al utilizar la tecnología PLC………………………………… 64 4.5.2.-Inconvenientes de la tecnología PLC………………………………… 65 4.6.-Comparación con otras alternativas……………………………………. 65 Capitulo V.- Topologías PLC

5.1.-Topología de la red PLC. Troncal……………………………………….. 66 5.2.-Topología de la red PLC. Distribución………………………………….. 67 5.3.-Topología de la red PLC. Acceso………………………………………. 68 5.4.-Topología de la red PLC. LAN……………………………………………

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Capitulo VI.- Formas Codificación / Modulación 6.1.1.-Tecnología PLC – Nivel Físico………………………………………… 70 6.1.2.-Tecnología PLC – Nivel de Enlace…………………………………… 72 6.2.-Redes Hogareñas utilizando tecnología PLC…………………………. 75 6.3.-Coexistencia con otras tecnologías……………………………………… 76 6.4.-Estandarización……………………………………………………………. 76 6.5.1.-Pruebas de implantación……………………………………………….. 76 6.5.2.-Puesta en funcionamiento……………………………………………… 76 Capitulo VII.- Redes Híbridas 7.1.-Redes Hibridas existentes……………………………………………….. 79 7.2.-La red troncal……………………………………………………………… 79 7.3.-Red de distribución……………………………………………………….. 81 7.4.-ventajas de esta red hibrida……………………………………………… 82 7.5.-Desventajas de la red hibrida………………………………………… 82 7.6.-red de acceso……………………………………………………………… 7.7 Propuesta de red hibrida…………………………………………………...

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Capitulo VIII.- Conclusiones

CONCLUSIONES……………………………………………………………… 92 GLOSARIO……………………………………………………………………… 93 REFERENCIAS………………………………………………………………… 100 ANEXO…………………………………………………………………………… 102


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INTRODUCCIÓN Con el tiempo se ha hecho necesario disponer de sistemas de comunicación para la transmisión de datos y a raíz de ello las compañías han ofertado diferentes sistemas para satisfacer dichas necesidades. Primero fueron los modem lentos que no permitían conexiones rápidas y sobre todo el envío de información masiva. Surgieron nuevas tecnologías de “Banda Ancha“, conexiones por cable, ADSL y Wireless. Recientemente ha surgido un nuevo sistema de comunicaciones denominado PLC (Power Line Communications) para atender la demanda de una “Banda Ancha Real“. PLC o también denominada BPL (Broadband over Power Lines) es una tecnología basada en la transmisión de datos utilizando como infraestructura la red eléctrica. PLC (Power Line Communications) es simplemente un conjunto de elementos y sistemas de transmisión que se basan en la infraestructura de transporte y distribución eléctrica, para ofrecer servicios de telecomunicaciones tales como el acceso a Internet, telefonía IP, videoconferencia, datos a alta velocidad, televisión etc. Esto supone que se podrá tener acceso a Internet y a múltiples servicios en cualquier punto de la geografía donde llegue la red eléctrica, no siendo necesario acceso a la red telefónica, lo que posibilita el brindar servicios en puntos donde la red telefónica no llega. Gracias a esta tecnología los beneficios que nos puede proporcionar son generosos tales como movilidad de equipos, flexibilidad para poder reubicarlos, crear una nueva red, tener una mayor penetración de banda ancha en la mayoría de los hogares, además de no requerir de grandes inversiones para poder implantar esta tecnología ya que se aprovecha en gran parte de la infraestructura existente y tan solo se requiere introducir algunos elementos en la red eléctrica para poder ofrecer servicios de telecomunicaciones sobre ella. Es por esta causa que en el presente trabajo se propone el análisis de la tecnología PLC, siendo una alternativa muy viable para proporcionar servicios de telecomunicaciones a una mayor cantidad de usuarios.

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JUSTIFICACIÓN Hoy en día el Internet, es el principal medio de comunicación, al cual recurren millones y millones de usuarios, que van desde escuelas hasta grandes consorcios industriales, pasando por todas las áreas tecnológicas. Desafortunadamente muchas personas no ven entre sus posibilidades el uso de este servicio, debido a que el tendido telefónico no esta disponible. Para darle servicio a estos lugares que por lo regular son zonas rurales con geografía complicada, es necesario implementar la tecnología PLC, la ventaja es de que el tendido eléctrico es muy superior al cableado telefónico en cuanto a cobertura, con esta tecnología la población de zonas rurales podrá adentrarse al mundo de las comunicaciones, la educación a distancia será una realidad , los investigadores que convivan de cerca con la naturaleza, ya no tendrán que trasladarse grandes distancias para enviar sus avances de sus proyectos, y en general mucha gente se beneficiara considerablemente con esta opción de comunicación. La importancia del presente trabajo radica en la implantación de una nueva tecnología la cual hace uso de la infraestructura eléctrica, de tal manera que no se requieren de grandes inversiones para ponerla en marcha, solo se instalarían equipos PLC (módems especiales) en los transformadores de las zonas habitacionales con los cuales se inyectaría la señal de telecomunicaciones y repetidores que se encargarían de regenerar la señal y distribuirla a los hogares. Nosotros como ingenieros en comunicaciones y electrónica nos vemos obligados a plantear soluciones de comunicación en especial a las personas que no han tenido entre sus posibilidades la forma de acceder al mundo de la información que hoy es conocido como el Internet y otros servicios, que es el medio de comunicación mas usado hoy en día.

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OBJETIVO

• Investigar las tecnologías de servicio de telecomunicaciones sobre cables de alimentación de energía eléctrica.

• Estudio de las tecnologías de conexión existentes y su operación.

• Realizar una propuesta tecnológica para aplicar la tecnología de transmisión de datos sobre líneas de energía eléctrica, especialmente para PyMES

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Capitulo

ANTECEDENTES 1.1.1.-Orígenes y evolución de Internet Los orígenes de Internet se remontan a casi cuarenta años atrás, como un proyecto de investigación en redes de conmutación de paquetes, dentro de un ámbito militar. A finales de los años sesenta (1969), en plena guerra fría, el Departamento de Defensa Americano (DoD) llegó a la conclusión de que su sistema de comunicaciones era demasiado vulnerable. Estaba basado en la comunicación telefónica (Red Telefónica Conmutada, RTC), y por tanto, en una tecnología denominada de conmutación de circuitos, (un circuito es una conexión entre llamante y llamado), que establece enlaces únicos y en número limitado entre importantes nodos o centrales, con el consiguiente riesgo de quedar aislado parte del país en caso de un ataque militar sobre esas arterias de comunicación. Como alternativa, el citado Departamento de Defensa, a través de su Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados (Advanced Research Projects Agency, ARPA) decidió estimular las redes de ordenadores mediante becas y ayudas a departamentos de informática de numerosas universidades y algunas empresas privadas. Esta investigación condujo a una red experimental de cuatro nodos, que arrancó en Diciembre de 1969, se denominó ARPAnet. La idea central de esta red era conseguir que la información llegara a su destino aunque parte de la red estuviera destruida. ARPA desarrolló una nueva tecnología denominada conmutación de paquetes, cuya principal característica reside en fragmentar la información, dividirla en porciones de una determinada longitud a las que se llama paquetes. Cada paquete lleva asociada una cabecera con datos referentes al destino, origen, códigos de comprobación, etc. Así, el paquete contiene información suficiente para llegar a su destino pasando por los distintos nodos que atraviese. El camino a seguir, sin embargo, no está preestablecido, de forma que si una parte de la red cae o es destruida, el flujo de paquetes será automáticamente encaminado por nodos alternativos. Los códigos de comprobación permiten conocer la pérdida o corrupción de paquetes, estableciéndose un mecanismo que permite la recuperación.

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Este sistema de transmisión reúne múltiples ventajas: Fiabilidad independiente de la calidad de líneas utilizadas y de las caídas de la red. Distribución más fácil de los datos debido a que cada paquete contiene información necesaria para llegar a su destino, hay paquetes con diferentes destinos pero pueden compartir el mismo canal de comunicaciones. Posibilidad de técnicas de compresión, de esta forma aumenta la capacidad de transmisión y de encriptado permitiendo una codificación de forma segura garantizando la confidencialidad de los datos. Al igual que los equipos o las conexiones también se evolucionó en los servicios que ofrecía ARPAnet, ya que si bien al principio sólo permitía ejecutar programas en modo remoto, en 1972 se introdujo un sistema de correo electrónico, que liberó a los usuarios de la dependencia de los usos horarios (algo de importancia evidente en Estados Unidos, por su gran extensión), y supuso un sorprendente aumento en el tráfico generado, convirtiéndose en la actividad que mayor volumen generaba, en contra de las previsiones iniciales. Para que los ordenadores puedan comunicarse entre sí es necesario que todos ellos envíen y reciban la información de la misma manera. La descripción de los pasos a seguir se denomina “protocolo”. En 1974, se presentó el protocolo “Transmission Control Protocol / Internet Protocol” (TCP/IP). Este protocolo proporcionaba un sistema independiente de intercambio de datos entre ordenadores y redes locales de distinto origen, eso sí, conservando las ventajas relativas a la técnica de conmutación de paquetes. A principios de los ochenta el Departamento de Defensa de Estados Unidos decidió usar el protocolo TCP/IP para la red ARPAnet, desdoblándola en Arpanet y Milnet, siendo esta segunda de uso exclusivamente militar, conectada a Arpanet bajo un tráfico extremadamente controlado. Igualmente en Europa se creó la red Minet, como extensión de Milnet. Dado que una gran cantidad de los organismos tenían sus propias redes de área local (RAL) conectadas a los nodos de la red se fue evolucionando hacia una red llamada ARPA Internet formada por miles de equipos. El nombre sufrió algunos cambios más, como: Federal Research Internet, TCP/IP Internet y finalmente, INTERNET. Durante los últimos años ochenta Internet creció hasta llegar a ser un potencial informático en las universidades y centros de investigación, posteriormente se incorporaron empresas privadas, organismos públicos y asociaciones de todo el mundo, todo esto contribuyo a Internet que dejó de ser un proyecto con protección estatal para convertirse en la mayor red de ordenadores del mundo, formada por más de cincuenta mil redes, cuatro millones de sistemas y más de setenta millones de usuarios.


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Teniendo en cuenta que se estima un crecimiento del censo de usuarios de Internet de aproximadamente un diez por ciento mensual, se deduce que para el año dos mil diez se superarían los trescientos millones de usuarios conectados a la ‘Red de redes’. Internet no es simplemente una red de ordenadores, es decir, unos cuantos ordenadores conectados entre sí. Se trata de una asociación de miles de redes conectadas entre sí. Todo ello da lugar a la “RED DE REDES”, en la que un ordenador de una red puede intercambiar información con otro situado en una red remota. En gran parte, este espectacular crecimiento se debe a la notable mejora en la facilidad del uso de los servicios ofrecidos, dado que, aún manteniéndose los servicios originales de transferencia de ficheros, correo electrónico o acceso remoto, la irrupción de la ‘TELARAÑA MUNDIAL’, World Wide Web (www), un servicio de consulta de documentos hipertextuales, ha sido el paso definitivo hacia la popularidad de la que actualmente goza. 1.1.2.-Elementos imprescindibles para acceder a Internet Para utilizar Internet son necesarios los elementos La PC y el módem: Para ingresar a Internet lo hacemos desde una PC conectada al proveedor mediante un módem que por su puesto deberá estar conectado a una línea telefónica. Proveedor: El proveedor te proporciona acceso a la Red, mediante un número de telefónico. 1.1.3.-Servicios básicos en Internet. El internet proporciona una gran variedad de servicios de los cuales mencionaremos los más demandados. Correo electrónico: gracias a él se mandan mensajes a cualquier persona que disponga de una cuenta en Internet. Los mensajes abarcan tanto texto como ficheros informáticos de cualquier característica, que se almacenan en el servidor de correo hasta que el destinatario se conecta y los recoge. El correo electrónico es una forma rápida y barata de comunicarse con todo el mundo. Transferencia de archivos o FTP: Internet contiene gigabytes de software y millones de archivos a los que se accede fácilmente mediante un proceso llamado FTP o protocolo de transferencia de archivos, que te permite conectarte a un ordenador de acceso público y copiar archivos a tu disco duro. Grupos de discusión o news: Puedes participar en más de 15,000 grupos de discusión distintos o incluirse en la lista de distribución sobre un tema específico y recibir información de forma automática.


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World Wide Web: las páginas de la WWW son el aspecto más vistoso e innovador de Internet. Haciendo clic en palabras, imágenes e iconos, se pasa de un sitio a otro de una forma rápida y sencilla. 1.1.4.-ISOC (Internet Society) La red de redes está formada por redes que tienen su propio gobierno y equipo directivo. Sin embargo, no es posible una existencia totalmente anárquica, se necesita una mínima organización para subsistir, al menos, algo que aporte una cierta coherencia en el plano técnico, estableciéndose para ello una serie de normas comunes a todos los usuarios. Sin la coherencia en plano técnico sería inviable la interconexión de equipos de marcas y sistemas operativos tan variados como los que actualmente conviven en la red. Con este fin, se fundó en 1992 una sociedad de voluntarios denominada Sociedad Internet o ISOC (Internet Society), que regula su labor mediante la elaboración de recomendaciones. En Internet no existe una empresa o institución que se encargue de forma global de la operación y explotación de la red, ese es un tema del que se ocupa el administrador de cada subred. El Internet es el medio de comunicación global, sin el Internet no hay transmisión de datos. Para acceder a este mundo de las comunicaciones lo podemos hacer de muchas formas pero hablaremos de las más deseadas que sin lugar a duda son las de acceso a Internet a través de banda ancha, actualmente contamos con tres alternativas en funcionamiento:

• Por un lado, y menos desarrolladas, están las tecnologías basadas en cable,

ya sea coaxial ó fibra. Como la tecnología XDSL, basadas en líneas telefónicas convencionales.

• WIRELESS o WLANS. • Una tercera alternativa es la de usar la línea eléctrica para transportar datos.

Dicha alternativa es la tecnología PLC de las siglas Power Line Communication.


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Capitulo

Capitulo II.- Medios de conexión existentes a Internet y servicios de telecomunicaciones 2.-Fibra óptica La historia de la comunicación por medio de fibra óptica es relativamente corta. En 1977, se instaló un sistema de prueba en Inglaterra; dos años después, se producía ya en cantidades importantes. En 1959, como resultado de los estudios en física enfocados a la óptica, se descubrió una nueva utilización de la luz, a la que se denominó rayo láser, que fue aplicado a las telecomunicaciones con el fin de que los mensajes se transmitieran a velocidades inusitadas y con amplia cobertura. Sin embargo esta utilización del láser era muy limitada debido a que no existían los conductos o canales adecuados para hacer viajar las ondas electromagnéticas provocadas por la lluvia de fotones originados en la fuente denominada láser. Fue entonces cuando los científicos y técnicos especializados en óptica dirigieron sus esfuerzos para la producción de un ducto o canal, conocido hoy en día como fibra óptica. En 1966 surgió la propuesta de utilizar una guía óptica para la comunicación. Esta forma de usar la luz como portadora de información se puede explicar de la siguiente manera: Se trata en realidad de una onda electromagnética de la misma naturaleza que las ondas de radio, con la única diferencia que la longitud de las ondas es del orden de micrómetros en lugar de metros o centímetros.

El concepto de las comunicaciones por ondas luminosas ha sido conocido por muchos años. Sin embargo, no fue hasta mediado de los años setenta que se publicaron los resultados del trabajo teórico. Estos trabajos indicaban que era posible confiar en un haz luminoso, en lo que conocemos como la fibra óptica que es transparente flexible y provee un canal análogo óptico de comunicación.

El problema técnico que se había de resolver para el avance de la fibra óptica residía en la composición de la misma fibra, por que absorben la luz dificultando el proceso.

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Para la comunicación práctica, la fibra óptica debe transmitir señales luminosas intensas por muchos kilómetros. El vidrio ordinario tiene un haz luminoso de pocos metros. Se han desarrollado nuevos vidrios muy puros con transparencias superiores en comparación con el vidrio ordinario. Estos vidrios empezaron a producirse a principios de los setenta. Este gran avance dio ímpetu a la industria de fibras ópticas. Se usaron láseres o diodos emisores de luz como fuente luminosa en los cables de fibras ópticas. Ambos han de ser miniaturizados para componentes de sistemas fibro-ópticos, lo que ha exigido considerablemente la labor de investigadores y desarrolladores. Los láseres generan luz "coherente" intensa que permanece en un camino sumamente estrecho. Los diodos emiten luz "incoherente" que no es fuerte ni concentrada. Lo que se debe usar depende de los requisitos técnicos para diseñar el circuito de fibras ópticas.

La fibra Óptica consiste en una guía de luz a través de materiales mejorados en varios aspectos. A esto le podemos añadir que en la fibra óptica la señal no se atenúa tanto como en el cobre, ya que en las fibras no se pierde información por refracción o dispersión de la luz consiguiendo así buenos rendimientos, en el caso del cobre, las señales se ven atenuadas por la resistencia que presenta el material a la propagación de las ondas electromagnéticas. En la fibra óptica se pueden emitir al mismo tiempo varias señales pero con distintas frecuencias para así poder distinguirlas.

En el sistema de transmisión por fibra óptica existe un transmisor que se encarga de transformar las ondas electromagnéticas en energía óptica o en luminosa, es por ello que se le considera a la luz 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, en primera instancia debemos de tener una señal de entrada, una amplificador, una fuente de luz, un corrector óptico, la línea de fibra óptica (todos los elementos mencionados pertenecen al primer tramo), el empalme, la línea de fibra óptica (estos elementos pertenecen al segundo tramo), el corrector óptico, el receptor, el amplificador y señal de salida, son los elementos del último tramo.


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A continuación mencionaremos los tipos de fibra óptica 2.1.1.-Fibra monomodo Potencialmente, esta es la fibra que ofrece la mayor capacidad de transporte de información. Tiene un ancho de banda del orden de los 100 GHz/km. Los mayores flujos se consiguen con esta fibra, pero también es la más compleja de implantar. En esta fibra sólo pueden ser transmitidos los rayos que tienen una trayectoria que sigue el eje de la fibra, por lo que se ha ganado el nombre de "monomodo" (modo de propagación, o camino del haz luminoso, único). Son fibras que tienen el diámetro del núcleo en el mismo orden de magnitud que la longitud de onda de las señales ópticas que transmiten, es decir, de unos 5 a 8 mm. Si el núcleo está constituido de un material cuyo índice de refracción es muy diferente al de la cubierta, entonces se habla de fibras monomodo de índice escalonado. Los elevados flujos que se pueden alcanzar constituyen la principal ventaja de las fibras monomodo, ya que sus pequeñas dimensiones implican un manejo delicado y entrañan dificultades de conexión que aún se dominan mal. 2.1.1.2.-Fibra multimodo de índice Gradual Las fibras multimodo de índice gradual tienen un ancho de banda que llega hasta los 500 MHz por kilómetro. Su principio se basa en que el índice de refracción en el interior del núcleo no es único y decrece cuando se desplaza del núcleo hacia la cubierta. Los rayos luminosos se encuentran enfocados hacia el eje de la fibra. Estas fibras permiten reducir la dispersión entre los diferentes modos de propagación a través del núcleo de la fibra. La fibra multimodo de índice gradual tiene el tamaño de 62.5/125 mm (diámetro del núcleo/diámetro de la cubierta dando como tamaño 0.5 mm.) está normalizado, pero se pueden encontrar otros tipos de fibras: Fibra Multimodo de índice escalonado 100/140 mm. Fibra Multimodo de índice gradual 50/125 mm. 2.1.1.3.-Fibra multimodo de índice escalonado Las fibras multimodo de índice escalonado están fabricadas a base de vidrio, con una atenuación de 30 dB/km, o plástico, con una atenuación de 100 dB/km. Tienen un ancho de banda que llega hasta los 40 MHz. por kilómetro. En estas fibras, el núcleo está constituido por un material uniforme cuyo índice de refracción es claramente superior al de la cubierta que lo rodea. El paso desde el núcleo hasta la cubierta conlleva a variación brutal del índice, de ahí su nombre de índice escalonado


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2.1.2.1.-Características Técnicas La fibra es un medio de transmisión de información analógica o digital. Las ondas electromagnéticas viajan en el espacio a la velocidad de la luz. Básicamente, la fibra óptica está compuesta por una región cilíndrica, por la cual se efectúa la propagación, a la cual se le denominada núcleo y de una zona externa que se denomina envoltura o revestimiento, ambas son necesarias para que se produzca el mecanismo de propagación. La capacidad de transmisión de información que tiene una fibra óptica depende de tres características fundamentales: a) Del diseño geométrico de la fibra. b) De las propiedades de los materiales empleados en su elaboración. (Diseño óptico) c) De la anchura espectral de la fuente de luz utilizada. Cuanto mayor sea esta anchura, menor será la capacidad de transmisión de información de la fibra, presenta dimensiones más reducidas que los medios preexistentes. Un cable de 10 fibras tiene un diámetro aproximado de 8 o 10mm., y proporciona la misma o más información que un coaxial de 10 tubos. El peso del cable de fibras ópticas es muy inferior al de los cables metálicos, redundando en su facilidad de instalación. El silicio tiene un amplio margen de funcionamiento en lo referente a temperatura, se funde a 600°C. La F.O. presenta un funcionamiento uniforme que va desde –550° C a +125°C sin degradación de sus características. 2.1.2.2.-Características Mecánicas La F.O. como elemento resistente puesto en el interior de un cable formado por agregación de varias de ellas, no tiene características adecuadas de tracción que permitan su utilización directa. Por otra parte, en la mayoría de los casos las instalaciones se encuentran a la intemperie o en ambientes agresivos que pueden afectar al núcleo. La investigación sobre componentes optoelectrónicos y fibras ópticas ha traído consigo un sensible aumento de la calidad del funcionamiento de los sistemas. Es necesario disponer de cubiertas y protecciones de calidad capaces de proteger a la fibra. Para alcanzar tal objetivo hay que tener en cuenta su sensibilidad a la curvatura y microcurvatura, la resistencia mecánica y las características de envejecimiento.


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La micro-curvatura y tensión se determinan por medio de los ensayos de: Tensión: cuando se estira o contrae el cable se pueden causar fuerzas que rebasen el porcentaje de elasticidad de la fibra óptica y se rompa o formen microcurvaturas. Compresión: es el esfuerzo transversal. Impacto: se debe principalmente a las protecciones del cable óptico. Enrollamiento: existe siempre un límite para el ángulo de curvatura pero, la existencia del forro impide que se sobrepase. Torsión: es el esfuerzo lateral y de tracción. Limitaciones Térmicas: estas limitaciones difieren en alto grado según se trate de fibras realizadas a partir del vidrio o a partir de materiales sintéticos. Otro objetivo es minimizar las pérdidas adicionales por cableado y las variaciones de la atenuación con la temperatura. Tales diferencias se deben a diseños calculados a veces para mejorar otras propiedades, como la resistencia mecánica, la calidad de empalme, el coeficiente de relleno (número de fibras por mm2) o el costo de producción. 2.1.3.1.-Algunas ventajas de la fibra óptica 1.-La fibra óptica hace posible la transferencia de datos por Internet a una velocidad de dos millones de bps. 2.-Da acceso ilimitado y continuo las 24 horas del día, sin congestiones. 3.-Proporciona video y sonido en tiempo real. 4.-Fácil de instalar. 5.-Es casi inmune al ruido. 6.-Las fibras no pierden luz, por lo que la transmisión es también segura y no puede ser perturbada 7.-Las fibras ópticas carecen de señales eléctricas, por lo que no pueden dar sacudidas ni otros peligros. Son convenientes para trabajar en ambientes explosivos. 8.-Presenta dimensiones más reducidas que los medios preexistentes. 9.-El peso del cable de fibra óptica es muy inferior al de los cables metálicos, y es capaz de llevar un gran número de señales.


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10.-La materia prima para fabricar fibras ópticas es abundante en la naturaleza. 11.-las Fibras ópticas presentan gran compatibilidad con la tecnología digital 2.1.3.2.- Algunas desventajas de las fibras ópticas 1.-Sólo pueden suscribirse las personas que viven en las zonas de la ciudad por las cuales ya esté instalada la red de fibra óptica. 2.-El costo de conexión por medio de fibra óptica es alto, las empresas no cobran por tiempo de utilización sino por cantidad de información transferida a la PC, que se mide en mega bytes 3.-El costo generado por la instalación de la fibra óptica es elevado. 4.-Su composición física la hace frágil. 5.-Tiene limitaciones en cuanto a al uso de conectores 6.-Las fibras ópticas presentan dificultad para ser reparadas en campo. 2.1.4.1.-En el ámbito de las Redes La fibra óptica se está empleando cada vez más en el mundo de las comunicaciones, debido a que son capaces de permitir el flujo masivo de información además de que tienen la capacidad de transportar mas señales de información si aumentamos la frecuencia. En las redes de comunicaciones se emplean sistemas de láser con fibra óptica, la prueba está en que son utilizadas para la comunicación de larga distancia, además proporcionan conexiones transcontinentales y transoceánicas. Una ventaja de los sistemas de fibra óptica es la gran distancia que puede recorrer una señal antes de necesitar un repetidor para recuperar su intensidad. En la actualidad, los repetidores de fibra óptica tienen una separación de 100 km, Los amplificadores de fibra óptica recientemente desarrollados pueden aumentar todavía más esta distancia. Con respecto a los sistemas eléctricos se ven en desventaja porque sus repetidores se encuentran separados a una distancia de aproximadamente 1.5 km. Otra aplicación cada vez más extendida de la fibra óptica son las redes de área local. Estos sistemas conectan equipos como computadoras e impresoras, permiten aumentar el rendimiento de los equipos, además de que facilita la incorporación de nuevos usuarios a la red. El desarrollo de nuevos componentes electroópticos y de óptica integrada aumentará aún más la capacidad de los sistemas de fibra óptica. Red de área local (LAN), son un conjunto de computadoras que pueden compartir datos, aplicaciones y recursos (por ejemplo impresoras). Las computadoras de una red de área local (LAN, Local Área Network) están separadas por distancias de hasta unos pocos kilómetros, y suelen usarse en oficinas o campus universitarios.


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Una LAN permite la transferencia rápida y eficaz de información en un grupo de usuarios y reduce el costo de explotación. También tenemos las redes de área amplia WAN (Wide Área Network) o también conocidas como centrales particulares (PBX). Las WAN conectan computadoras que están separadas por distancias mayores, conectando equipos situados en distintos lugares ya sea en el mismo país o en diferentes países. Las WAN emplean equipo físico especializado y costoso y arriendan los servicios de comunicaciones. Las PBX proporcionan conexiones informáticas continuas para la transferencia de datos especializados como transmisiones telefónicas, pero no resultan adecuadas para emitir y recibir los picos de datos de corta duración empleados por la mayoría de las aplicaciones informáticas. Las redes de comunicación públicas están divididas en diferentes niveles; conforme al funcionamiento, a la capacidad de transmisión, así como el alcance que tengan. Por ejemplo, si está aproximándose desde el exterior hacia el interior de una gran ciudad, se tiene primeramente la red interurbana y red provisional, a continuación las líneas prolongadas a portadoras de tráfico de más baja capacidad procedente de áreas alejadas (red rural), hacia el centro la red urbana y finalmente las líneas de abonado. Los parámetros dictados por la práctica son el tramo de transmisión que es posible cubrir y la velocidad binaria específica así como el tipo de fibra óptica apropiado, es decir, cables con fibras monomodo ó multimodo. 2.1.4.2.-En el campo de la Telefonía Con motivo de la normalización de interfaces existentes, se dispone de los sistemas de transmisión por fibra óptica para los niveles de la red de telecomunicaciones públicas en una amplia aplicación, contrariamente para sistemas de la red de abonado (línea de abonado), hay ante todo una serie de consideraciones. Para la conexión de un teléfono es completamente suficiente con los conductores de cobre existentes. Precisamente con la implantación de los servicios en banda ancha como la videoconferencia, la videotelefonía, etc, la fibra óptica se hará imprescindible Para el abonado. Con el BIGFON (red urbana integrada de telecomunicaciones en banda ancha por fibra óptica) se han recopilado amplias experiencias en este aspecto. Según la estrategia elaborada, los servicios de banda ancha posteriormente se ampliarán con los servicios de distribución de radio y de televisión en una red de telecomunicaciones integrada en banda ancha (IBFN).


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2.1.5.-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 óptimamente 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.


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WLAN´S 2.2.1.-GENERALIDADES SOBRE REDES DE ÁREA LOCAL INALÁMBRICAS En los últimos años se ha producido un crecimiento espectacular en lo referente al desarrollo y aceptación de las comunicaciones móviles y en concreto de las redes de área local (Wireless LANs). La función principal de este tipo de redes es la de proporcionar conectividad y acceso a las tradicionales redes cableadas (Ethernet, Token Ring), como si de una extensión de éstas últimas se tratara, pero con la flexibilidad y movilidad que ofrecen las comunicaciones inalámbricas. El momento decisivo para la consolidación de estos sistemas fue la conclusión del estándar IEEE 802.11 en junio de 1997. En este estándar se encuentran las especificaciones tanto físicas como a nivel MAC que hay que tener en cuenta a la hora de implementar una red de área local inalámbrica. Otro de los estándares definidos y que trabajan en este mismo sentido es el ETSI HIPERLAN. La norma 802.11 ha sufrido diferentes extensiones sobre la norma para obtener modificaciones y mejoras. De esta manera, tenemos las siguientes especificaciones: 802.11 Especificación para 1-2 Mbps en la banda de los 2.4 GHz, usando salto de frecuencias (FHSS) o secuencia directa (DSSS). 802.11b Extensión de 802.11 para proporcionar 11Mbps usando DSSS. Wi-Fi (Wireless Fidelity) Promulgado por el WECA para certificar productos 802.11b capaces de ínter-operar con los de otros fabricantes. 802.11a Extensión de 802.11 para proporcionar 54Mbps usando OFDM. 802.11g Extensión de 802.11 para proporcionar 20-54Mbps usando DSSS y OFDM. Es compatible hacia atrás con 802.11b. Tiene mayor alcance y menor consumo de potencia que 802.11a 2.2.1.2.-Definición de Red de Área Local Inalámbrica Una red de área local inalámbrica puede definirse como a una red de alcance local que tiene como medio de transmisión el aire. Por red de área local entendemos una red que cubre un entorno geográfico limitado, con una velocidad de transferencia de datos relativamente alta (mayor o igual a 1 Mbps tal y como especifica el IEEE), con baja tasa de errores y administrada de forma privada. Por red inalámbrica entendemos una red que utiliza ondas electromagnéticas como medio de transmisión de la información que viaja a través del canal inalámbrico enlazando los diferentes equipos o terminales móviles asociados a la red.


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Estos enlaces se implementan básicamente a través de tecnologías de microondas y de infrarrojos. En las redes tradicionales cableadas esta información viaja a través de cables coaxiales, cables de pares trenzados o fibra óptica. Una red de área local inalámbrica, también llamada wireless LAN (WLAN), es un sistema flexible de comunicaciones que puede implementarse como una extensión o directamente como una alternativa a una red cableada. Este tipo de redes utiliza tecnología de radiofrecuencia minimizando así la necesidad de conexiones cableadas. Este hecho proporciona al usuario una gran movilidad sin perder conectividad. El atractivo fundamental de este tipo de redes es la facilidad de instalación y el ahorro que supone la supresión del medio de transmisión cableado. Aún así, debido a que sus prestaciones son menores en lo referente a la velocidad de transmisión que se sitúa entre los 2 y los 10 Mbps frente a los 10 y hasta los 100 Mbps ofrecidos por una red convencional, las redes inalámbricas son la alternativa ideal para hacer llegar una red tradicional a lugares donde el cableado no lo permite, y en general las WLAN se utilizarán como un complemento de las redes fijas. 2.2.1.3.- Aplicaciones de los sistemas WLAN Las aplicaciones más típicas de las redes de área local que podemos encontrar actualmente son las siguientes: 1.- Implementación de redes de área local en edificios históricos, de difícil acceso y en general en entornos donde la solución cableada es inviable. 2.- Cuenta con la posibilidad de reconfigurar la topología de la red sin añadir costos Esta solución es muy típica en entornos cambiantes que necesitan una estructura de red flexible que se adapte a estos cambios. 3.- Son la alternativa para crear redes locales en situaciones de emergencia o si hay congestión de la red cableada. 4.- Estas redes permiten el acceso a la información mientras el usuario se encuentra en movimiento. Habitualmente esta solución es requerida en hospitales, fábricas, almacenes etc. 5.- Generación de grupos de trabajo eventuales y reuniones ad-hoc (conocidas como conexiones par a par, o uno a uno). En estos casos no valdría la pena instalar una red cableada. Con la solución inalámbrica es viable implementar una red de área local aunque sea para un plazo corto de tiempo. 6.- En ambientes industriales con severas condiciones ambientales este tipo de redes sirve para interconectar diferentes dispositivos y máquinas.


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7.- Interconexión de redes de área local que se encuentran en lugares físicos distintos. Por ejemplo, se puede utilizar una red de área local inalámbrica para interconectar dos o más redes de área local cableada situadas en dos edificios distintos. 2.2.1.4.-Configuraciones WLAN El grado de complejidad de una red de área local inalámbrica es variable, dependiendo de las necesidades a cubrir y en función de los requerimientos del sistema que queramos implementar podemos utilizar diversas configuraciones de red. 2.2.1.4.2.-A. Configuración uno a uno La configuración más básica es la llamada de uno a uno o ad-hoc, la figura 2.2.1.4.2 muestra esta configuració, esta consiste en una red de dos terminales móviles equipados con la correspondiente tarjeta adaptadora para comunicaciones inalámbricas. En la figura 2.2.1.4.2 se muestra un ejemplo. Para que la comunicación entre estas dos estaciones sea posible hace falta que se vean mutuamente de manera directa, es decir, que cada una de ellas esté en el rango de cobertura radioeléctrica de la otra. Las redes de tipo ad-hoc son muy sencillas de implementar y no requieren ningún tipo de gestión administrativa.

Configuración uno a uno

Figura 2.2.1.4.2 2.2.1.4.3.-B. Modo Infraestructura Para aumentar el alcance de una red del tipo uno a uno hace falta la instalación de un punto de acceso. Figura 2.2.1.4.3.-B Con este nuevo elemento doblamos el alcance de la red inalámbrica (ahora la distancia máxima permitida no es entre estaciones, sino entre cada estación y el punto de acceso). En la figura 2.2.1.4.3.B se muestra un ejemplo. Además, los puntos de acceso se pueden conectar a otras redes, y en particular a una red fija, con lo cual un usuario puede tener acceso desde su terminal móvil a otros recursos.


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Para dar cobertura en una zona determinada habrá que instalar varios puntos de acceso de tal manera que podamos cubrir la superficie con las celdas de cobertura que proporciona cada punto de acceso y también deben de estar ligeramente apuntándose entre ellas para permitir el paso de una celda a otra sin perder la comunicación.

Modo Infraestructura

Figura 2.2.1.4.3.B

2.2.1.4.4.-C. Enlace entre varias LAN o WMAN Para finalizar, otra de las configuraciones de red posibles es la que incluye el uso de antenas direccionales. El objetivo de estas antenas direccionales es el de enlazar redes que se encuentran situadas geográficamente en sitios distintos tal y como se muestra en la figura 2.2.1.4.4.C. Un ejemplo de esta configuración lo tenemos en el caso en que tengamos una red local en un edificio y la queramos extender a otro edificio. Una posible solución a este problema consiste en instalar una antena direccional en cada edificio apuntándose mutuamente. A la vez, cada una de estas antenas está conectada a la red local de su edificio mediante un punto de acceso. De esta manera podemos interconectar las dos redes locales.

Enlace entre varias LAN o WMAN

Figura 2.2.1.4.4.C.


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2.2.2.- Arquitectura de capas 802.11 La capa física proporciona una serie de servicios a la capa MAC o capa de acceso al medio. Figura 2.2.2. Diferentes tecnologías de capa física se definen para transmitir por el medio inalámbrico.

Arquitectura de capas 802.11

Figura 2.2.2

La capa física de servicios consiste en dos protocolos:

1. Una función de convergencia de capa física, que adapta las capacidades del sistema físico dependiente del medio (PMD). Esta función es utilizada por el protocolo PLCP o procedimiento de convergencia de capa física, que define una forma de mapear MPDUs o unidades de datos MAC en un formato de tramas susceptibles de ser transmitidas o recibidas entre diferentes estaciones a través de la capa PMD.

2. Un sistema PMD, cuya función define las características y un medio de

transmitir y recibir a través de un medio sin cables entre dos o más STAs. La comunicación entre MACs de diferentes estaciones se realizará a través de la capa física mediante de una serie de puntos de acceso al servicio, donde la capa MAC invocará las primitivas de servicio.

Además de estas capas, podemos distinguir la capa física de gestión. En esta capa podemos distinguir la estructura MIB (Management Information Base) que contienen


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por definición las variables de gestión, los atributos, las acciones y las notificaciones requeridas para gestionar una estación. MIB Consiste en un conjunto de variables donde podemos especificar o contener el estado y la configuración de las comunicaciones de una estación. 2.2.3.1.- Tecnologías utilizadas en las Redes Inalámbricas Podemos distinguir tres tecnologías, dos de espectro ensanchado y una de infrarrojos. 2.2.3.2.-A. Tecnologías de espectro ensanchado La tecnología de espectro ensanchado consiste en difundir la señal de información a lo largo del ancho de banda disponible, es decir, en vez de concentrar la energía de las señales alrededor de una portadora concreta lo que se hace es repartirla por toda la banda disponible. Este ancho de banda total se comparte con el resto de usuarios que trabajan en la misma banda frecuencial. Existen dos tipos de tecnologías de espectro ensanchado. 1.- Espectro Ensanchado por Secuencia Directa (DSSS). 2.- Espectro Ensanchado por Salto en Frecuencia (FHSS). Ambas arquitecturas están diseñadas para operar en la banda de los 2.4 GHz 2.2.3.3. A.1 Tecnología de espectro ensanchado por secuencia directa (DSSS) En este sistemas cada bit de información se representa por un número mayor de bits codificados llamados chips; por ejemplo si la tasa de un bit de información es de 10 Kbps y si cada bit de los 10 Kbps se codifica por 100 chip (bits del código) entonces la velocidad resultante es de 1Mbps, la cual necesita una ancho de banda de 1MHz Se define como secuencia barket a la secuencia de bits utilizada para modular cada uno de los bits de información esta se representa por la figura 2.2.3.3, y tiene la siguiente forma: +1, -1, +1, +1, -1, +1, +1, +1, -1, -1, -1


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Secuencia de Barket

Figura 2.2.3.3

En la figura 2.2.3.3 mostramos el aspecto de una señal de dos bits a la cual le hemos aplicado la secuencia de Barket. DSSS tiene definidos dos tipos de modulaciones al aplicar a la señal de información una vez se sobrepone la señal de chip tal y como especifica el estándar IEEE 802.11: la modulación DBPSK, Differential Binary Phase Shift Keying y la modulación DQPSK, Differential Quadrature Phase Shift Keying proporcionan velocidades de transferencia de 1 y 2 Mbps respectivamente, teniendo frecuencias comprendidas entre 2.412GHz y 2.484GHz. En el caso de Estados Unidos y de Europa la tecnología de espectro ensanchado por secuencia directa, DSSS, opera en el ancho de banda que va desde los 2.4 GHz hasta los 2.4835 GHz, es decir, con un ancho de banda total disponible de 83.5 MHz. Este ancho de banda total se divide en un total de 14 canales con un ancho de banda por canal de 5 MHz de los cuales cada país utiliza un subconjunto de los mismos según las normas reguladoras para cada caso particular. En el caso de España se utilizan los canales 10 y 11 ubicados en una frecuencia central de 2.457 GHz y 2.462 GHz respectivamente. En topologías de red que contengan varias celdas, ya sean apuntadas entre ellas mismas, los canales pueden operar simultáneamente sin apreciarse interferencias en el sistema si la separación entre las frecuencias centrales es como mínimo de 30 MHz.


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Esto significa que de los 83.5 MHz de ancho de banda total disponible podemos obtener un total de 3 canales independientes que pueden operar simultáneamente en una determinada zona geográfica sin que aparezcan interferencias en un canal procedentes de los otros dos canales. Esta independencia entre canales nos permite aumentar la capacidad del sistema de forma lineal con el número de puntos de acceso operando en un canal que no se esté utilizando y hasta un máximo de tres canales. En el caso de España esta extensión de capacidad no es posible debido a que no existe el ancho de banda mínimo requerido (la información sobre la distribución de las frecuencias en distintas regiones del mundo se encuentra disponible en el estándar IEEE 802.11). 2.2.3.4.-A.2 Tecnología de espectro ensanchado por salto en frecuencia (FHSS) La tecnología de espectro ensanchado por salto en frecuencia figura 2.2.3.4., consiste en transmitir una parte de la información en una determinada frecuencia durante un intervalo de tiempo llamada tiempo retenido e inferior a 400ms. Pasado este tiempo se cambia la frecuencia de emisión y se sigue transmitiendo a otra frecuencia. De esta manera cada tramo de información se va transmitiendo en una frecuencia distinta durante un intervalo muy corto de tiempo. Cada una de las transmisiones a una frecuencia concreta se realiza utilizando una portadora de banda estrecha que va cambiando (saltando) a lo largo del tiempo. Este procedimiento equivale a realizar una partición de la información en el dominio temporal. La ventaja de estos sistemas frente a los sistemas DSSS es que con esta tecnología podemos tener más de un punto de acceso en la misma zona geográfica sin que existan interferencias si se cumple que dos comunicaciones distintas no utilizan la misma frecuencia portadora en un mismo instante de tiempo.


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Tecnología de espectro ensanchado por salto en frecuencia

Figura 2.2.3.4.

Si se mantiene una correcta sincronización de estos saltos entre los dos extremos de la comunicación el efecto global es que aunque vamos cambiando de canal físico con el tiempo se mantiene un único canal lógico a través del cual se desarrolla la comunicación. Para un usuario externo a la comunicación la recepción de una señal FHSS equivale a la recepción de ruido impulsivo de corta duración. El estándar IEEE 802.11 describe esta tecnología mediante la modulación en frecuencia FSK, Frequency Shift Keying, y con una velocidad de transferencia de 1Mbps ampliable a 2Mbps bajo condiciones de operación óptimas también especificadas en la trama. 2.2.3.5.- B. Tecnología de infrarrojos Una tercera tecnología, no demasiado utilizada a nivel comercial para implementar WLANs, es la de infrarrojos. Los sistemas de infrarrojos se sitúan en altas frecuencias, justo por debajo de las frecuencias de la luz visible. Las propiedades de los infrarrojos son, por tanto, las mismas que tiene la luz visible. De esta forma los infrarrojos no pueden pasar a través de objetos opacos pero se pueden reflejar en determinadas superficies. Las longitudes de onda de operación se sitúan alrededor de los 850-950 nm, es decir, a unas frecuencias de emisión que se sitúan entre los 3.15·10e14 Hz y los 3,52·10e14 Hz. Los sistemas que funcionan mediante infrarrojos se clasifican según el ángulo de apertura con el que se emite la información en el emisor en:

• Sistemas de corta apertura, de haz dirigido o de visibilidad directa que funcionan de manera similar a los mandos a distancia de los aparatos de televisión. Esto supone que el emisor y el receptor tienen que estar orientados adecuadamente antes de empezar a transmitirse información.


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• Sistemas de gran apertura, reflejados o de difusión que radian tal y como lo haría un foco, permitiendo el intercambio de información. La norma IEEE 802.11 especifica dos modulaciones para esta tecnología: la modulación 16 ppm (Por Posición de Impulsos) y la modulación 4ppm (Por Posición de Impulsos), proporcionando unas velocidades de transmisión de 1 y 2 Mbps respectivamente. Esta tecnología se utiliza típicamente en aéreas donde se desee implementar enlaces punto a punto de corto alcance o redes locales en aéreas muy pequeñas como puede ser un aula o un laboratorio.

2.2.4.1.- NIVEL DE ACCESO AL MEDIO (MAC) Los diferentes métodos de acceso de IEEE802 están diseñados según el modelo OSI y se encuentran ubicados en el nivel físico y en la parte inferior del nivel de enlace o subnivel MAC. Además, la capa de gestión MAC controlará aspectos como sincronización y los algoritmos del sistema de distribución, que se define como el conjunto de servicios que precisa o propone el modo infraestructura. Por último, veremos el aspecto y los tipos de tramas MAC. 2.2.5.- Descripción Funcional MAC. La arquitectura MAC del estándar 802.11 se compone de dos funcionalidades básicas: la función de coordinación puntual (PCF) y la función de coordinación distribuida como se muestra en la figura 2.2.5.

Descripción Funcional MAC

Figura 2.2.5.


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2.2.5.2.- DFC Función de Coordinación Distribuida Definimos función de coordinación distribuida como la funcionalidad que determina, dentro de un conjunto básico de servicios (BSS), cuándo una estación puede transmitir y/o recibir unidades de datos de protocolo a nivel MAC a través del medio inalámbrico. En el nivel inferior del subnivel MAC se encuentra la función de coordinación distribuida y su funcionamiento se basa en técnicas de acceso aleatorias de contienda por el medio. El tráfico que se transmite bajo esta funcionalidad es de carácter asíncrono ya que estas técnicas de contienda introducen retardos aleatorios y no predecibles no tolerados por los servicios síncronos. Las características de DFC las podemos resumir en estos puntos:

• Utiliza CSMA/CA con RTS/CTS como protocolo de acceso al medio

• Es necesario realizar tramas de control de reconocimiento(ACKs), provocando retransmisiones si no se recibe información

• Contiene tiempo de reserva para transmisión de tramas de control de

reconocimiento. Esto quiere decir que todos los nodos sabrán cuando el canal quede libre

• Implementa fragmentación de datos

• Concede prioridad a tramas mediante el espaciado entre tramas (IFS)

• Soporta amplia emisión y múltiple emisión sin necesidad de las tramas de

control de reconocimientos

2.2.5.3.- Protocolo de Acceso al medio CSMA/CA y MACA El algoritmo básico de acceso a este nivel es muy similar al implementado en el estándar IEEE 802.3 y es el llamado CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Advoidance). Este algoritmo funciona tal y como describimos a continuación: 1.- Antes de transmitir información una estación debe de reconocer el medio, o canal inalámbrico, para determinar su estado (libre / ocupado). 2.- Si el medio no esta ocupado por ninguna otra trama la estación ejecuta una espera adicional llamada espaciado entre tramas (IFS). 3.- Si durante este intervalo temporal, o bien ya desde el principio, el medio se determina ocupado, entonces la estación debe esperar hasta el final de la transacción actual antes de realizar cualquier acción. 4.- Una vez finaliza esta espera debida a la ocupación del medio la estación ejecuta el llamado algoritmo de Backoff, según el cual se determina una espera adicional y


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aleatoria escogida uniformemente en un intervalo llamado ventana de contienda (CW). El algoritmo de Backoff nos da un número aleatorio y entero de ranuras temporales (slot time) y su función es la de reducir la probabilidad de colisión que es máxima cuando varias estaciones están esperando a que el medio quede libre para transmitir, la probabilidad de colisión depende del medio y de las estaciones que desean transmitir, formando así la tasa de colisión definida como Tasacolisión=Ncol / (Ncol + Ntramas) Tasacolisión=Tasa de colisión, Ncol=Número de colisiones por segundo, Ntramas=Número de tramas transmitidas correctamente 5.- Mientras se ejecuta la espera marcada por el algoritmo de Backoff se continúa escuchando el medio de tal manera que si el medio se determina libre durante un tiempo de al menos IFS esta espera va avanzando temporalmente hasta que la estación consume todas las ranura temporales asignadas. En cambio, si el medio no permanece libre durante un tiempo igual o superior a IFS el algoritmo de Backoff queda suspendido hasta que se cumpla esta condición. Cada retransmisión provocará que el valor de CW, que se encontrará entre CWmin y CWmax se duplique hasta llegar al valor máximo. Por otra parte, el valor del slot time es 20 ms.

Acceso al medio CSMA/CA y MACA

Figura 2.2.5.3


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En la figura 2.2.5.3 podemos ver un ejemplo de funcionamiento de acceso CSMA/CA. Sin embargo, CSMA/CA en un entorno inalámbrico y celular presenta una serie de problemas que intentaremos resolver con alguna modificación. Los dos principales problemas que podemos detectar son:

• Nodos ocultos. Una estación cree que el canal está libre, pero en realidad está ocupado por otro nodo que no oye

• Nodos expuestos. Una estación cree que el canal está ocupado, pero en

realidad está libre pues el nodo al que oye no le interferiría para transmitir a otro destino.

La solución que propone 802.11 es MACA o MultiAccess Collision Avoidance. Según este protocolo, antes de transmitir el emisor envía una trama RTS (Request to Send), indicando la longitud de datos que quiere enviar. El receptor le contesta con una trama CTS (Clear to Send), repitiendo la longitud. Al recibir el CTS, el emisor envía sus datos. Los nodos seguirán una serie de normas para evitar los nodos ocultos y expuestos:

• Al escuchar un RTS, hay que esperar un tiempo por el CTS

• Al escuchar un CTS, hay que esperar según la longitud La solución final de 802.11 utiliza MACA con CSMA/CA para enviar los RTS y CTS. 2.2.5.4.-Espaciado entre tramas IFS El tiempo de intervalo entre tramas se llama IFS. Durante este periodo mínimo, una estación STA estará escuchando el medio antes de transmitir. Se definen cuatro espaciados para dar prioridad de acceso al medio inalámbrico. Veámoslo de más cortos a más largos, figura 2.2.5.4


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Espaciado entre tramas IFS

Figura 2.2.5.4

• SIFS (Short IFS). Este es el periodo más corto, se utiliza fundamentalmente

para transmitir los reconocimientos. También es utilizado para transmitir cada uno de los fragmentos pertenecientes a una trama. Por último, es usado por el PC (Point Control “Punto de control”) para enviar colisiones entre estaciones que quieran transmitir datos síncronos

• PIFS (PCF). Es utilizado por STAs para ganar prioridad de acceso en los

periodos libres de contienda. Lo utiliza el PC para ganar la contienda normal, que se produce al esperar DIFS.

• DIFS (DCF). Es el tiempo de espera habitual en las contiendas con

mecanismo MACA. Se utiliza pues para el envío de tramas MAC MPDUs y tramas de gestión MMPDUs.

• EIFS (Extended IFS). Controla la espera en los casos en los que se detecta la

llegada de una trama errónea. Espera un tiempo suficiente para que le vuelvan a enviar la trama u otra solución.

2.2.5.5.- Conocimiento del medio Las estaciones tienen un conocimiento específico de cuando la estación, que en estos momentos tiene el control del medio porque está transmitiendo o recibiendo, va a finalizar su periodo de reserva del canal. Esto se hace a través de una variable llamada NAV (Network Allocation Vector) que mantendrá una predicción de cuando el medio quedará liberado. Tanto al enviar un RTS como al recibir un CTS, se envía el campo Duration/ID con el valor reservado para la transmisión y el subsiguiente reconocimiento.


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Las estaciones que estén a la escucha modificarán su NAV según el valor de este campo Duration/ID. En realidad, hay una serie de normas para modificar el NAV, una de ellas es que el NAV siempre se situará al valor más alto de entre los que se disponga figura 2.2.5.5

Conocimiento del medio

Figura 2.2.5.5

2.2.5.6.- PFC Función de Coordinación Puntual Por encima de la funcionalidad DCF se sitúa la función de coordinación puntual, PCF, asociada a las transmisiones libres de contienda que utilizan técnicas de acceso deterministas figura 2.2.5.9.a y figura 2.2.5.9.b El estándar IEEE 802.11, en concreto, define una técnica de interrogación circular desde el punto de acceso para este nivel. Esta funcionalidad está pensada para servicios de tipo síncrono que no toleran retardos aleatorios en el acceso al medio. Estos dos métodos de acceso pueden operar conjuntamente dentro de una misma celda o conjunto básico de servicios dentro de una estructura llamada supertrama. Un parte de esta supertrama se asigna al periodo de contienda permitiendo al subconjunto de estaciones que lo requieran transmitir bajo mecanismos aleatorios. Una vez finaliza este periodo el punto de acceso toma el medio y se inicia un periodo libre de contienda n el que pueden transmitir el resto de estaciones de la celda que utilizan técnicas deterministas.


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PFC Función de Coordinación Puntual

Figura 2.2.5.9.a

Cabe comentar que el funcionamiento de PFC es totalmente compatible con el modo DFC, observándose que el funcionamiento es transparente para las estaciones. De esta manera, una estación se dará de alta en un modo infraestructura de modo que pueda actuar en el periodo CFP, declarándose como CFPollable, o por el contrario, se situará en NAV según las indicaciones del punto de coordinación. Existe un nodo organizador o director, llamado punto de coordinación o PC. Este nodo tomará el control mediante el método PIFS, y enviará un CF-Poll a cada estación que pueda transmitir en CFP, concediéndole poder transmitir una trama MPDU. El PC mantendrá una lista Pollable donde tendrá todos los datos de las estaciones que se han asociado al modo CF-Pollable. La concesión de transmisiones será por riguroso listado y no permitirá que se envíen dos tramas hasta que la lista se haya completado. El nodo utilizará una trama para la configuración de la supertrama, llamada Beacon, donde establecerá una CFRate o tasa de periodos de contienda. Pese a que el periodo de contienda se puede retrasar por que el medio este ocupado, la tasa se mantendrá en el siguiente periodo como medio libre.


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PFC Función de Coordinación Puntual

Figura 2.2.5.9.b

Como podemos observar, la transmisión de CF-Polls espera un tiempo SIFS. También podemos ver que si una estación no aprovecha su CF-Poll se transmite a la siguiente en el listado Pollable. Las estaciones que no usen el CF, situarán su NAV al valor del final del CF y luego lo resetearán para poder modificarlo en el periodo de contienda en igualdad de condiciones. Un problema importante que podemos encontrarnos en solapamiento de redes wireless ocurrirá cuando varios sistemas con coordinación puntual compartan una tasa CFRate semejante. Una solución suele ser establecer un periodo de contienda entre PCs para ganar el medio esperando un tiempo DIFS+ BackOff (1-CWmin). Sin embargo, podemos encontrarnos con mayores dificultades que exigirían un estudio diferente. 2.2.5.7.- Formato de las tramas MAC Las tramas MAC contienen los siguientes componentes básicos:

• una cabecera MAC, que comprende campos de control, duración, direccionamiento y control de secuencia

• un cuerpo de trama de longitud variable, que contiene información específica

del tipo de trama

• un secuencia checksum (FCS) que contiene un código de redundancia CRC de 32 bits


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Las tramas MAC se pueden clasificar según tres tipos:

• Tramas de datos.

• Tramas de control. Los ejemplos de tramas de este tipo son los reconocimientos o ACKs, las tramas para multiacceso RTS y CTS, y las tramas libres de contienda

• Tramas de gestión. Como ejemplo podemos citar los diferentes servicios de

distribución, como el servicio de Asociación, las tramas de Beacon o portadora y las tramas TIM o de tráfico pendiente en el punto de acceso.

El formato de la trama MAC genérica tiene el siguiente aspecto figura 2.2.5.10

Formato de la trama MAC

Figura 2.2.5.10

Los campos que componen esta trama son: 1.-El Campo de control. 2.- Duration/ID. En tramas del tipo PS Power Save “Ahorro de energía” para dispositivos con limitaciones de potencia, contiene el identificador o AID de estación. En el resto, se utiliza para indicar la duración del periodo que se ha reservado una estación. 3.- Campos address1-4. Contiene direcciones de 48 bits donde se incluirán las direcciones de la estación que transmite, la que recibe, el punto de acceso origen y el punto de acceso destino. 4.- Campo de control de secuencia. Contiene tanto el número de secuencia como el número de fragmento en la trama que se está enviando. 5.- Cuerpo de la trama. Varía según el tipo de trama que se quiere enviar. 6.-FCS. Contiene el checksum.


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Los campos de control de trama tienen el formato que se aprecia en la figura 2.2.5.11

Campos de control de trama

Figura 2.2.5.11

1.-Protocolo Versión, en primer lugar tenemos la versión del protocolo. 2.-Type/Subtype. Mientras “Tipo” identifica si la trama es de datos, control o gestión, el campo subtipo nos identifica cada uno de los tipos de tramas de cada uno de estos tipos. 3.-ToDS/FromDS. Identifica si la trama envía al sistema de distribución o si recibe del sistema de distribución. En redes ad-hoc, tanto ToDS como FromDS están a cero. El caso más complejo contempla el envío entre dos estaciones a través del sistema de distribución. Para ello situamos a uno tanto ToDS como FromDS. 4.-More Frag “Más fragmentos”, se activa si se usa fragmentación. 5.- Retry. Se activa si la trama es una retransmisión. 6.- Power Management. Se activa si la estación utiliza el modo económico de potencia. 7.- More Data. Se activa si la estación tiene tramas pendientes en un punto de acceso. 8.- WEP. Se activa si se usa el mecanismo de autenticación y encriptado. 9- Order. Se utiliza con el servicio de ordenamiento estricto. 2.2.5.8.-Direccionamiento en modo infraestructura Veamos de manera específica como funciona el direccionamiento en modo infraestructura. Como hemos comentado con anterioridad, el caso más complejo de direccionamiento se produce cuando una estación quiere transmitir a otra ubicada en otro sistema de servicios básicos BSS. En este caso los campos ToDS=FromDS=1 y las direcciones de cada uno de los componentes por los que pasa la trama toman el siguiente valor en la trama MAC, quedando la dirección 1 como el nodo destino, la dirección 2 será la del punto de


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acceso final, la dirección 3 sería la del punto de acceso origen y por último, la dirección 4 sería la del nodo origen. En la figura 2.2.5.12 podemos ver un ejemplo de transmisión del nodo A al nodo E.

Transmisión del Nodo A al Nodo E

Figura 2.2.5.12

2.2.6.- Servicios del Sistema de Distribución. Asociación. La especificación IEEE802.11 define el sistema de distribución como la arquitectura encargada de interconectar diferentes IBSS o redes inalámbricas independientes. El componente fundamental de este sistema de distribución es el punto de acceso, y además la especificación define lo que llama los servicios de distribución que facilitan y posibilitan el funcionamiento en modo infraestructura. Se definirán servicios diferentes para cada componente, según se tratase de punto de acceso o estación. Enumeraremos los servicios y expondremos el servicio de asociación, por su carácter básico. Los cinco primeros los implementa el punto de acceso y los cuatro últimos la estación. La especificación añade en algunos servicios la información necesaria para implementarlo pero no se detiene en esta implementación.

- Distribución. Se encarga de llevar un paquete del punto de acceso de origen al de destino.


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- Integración. Se encarga de la función de pasarela con otros sistemas IEEE802.x. En concreto, define el componente portal que se encargará de aspectos necesarios como redireccionamiento.

- Asociación. Servicio necesario para que una estación pueda adherirse al

modo infraestructura y utilizar sus servicios.

- Reasociación. Consiste en el campo de punto de acceso al que se asocia la estación para adherirse al modo infraestructura. También se utiliza para modificar las características de la asociación.

- Autenticación y Deautenticación. Proceso necesario para que la estación se

pueda conectar a la wireless LAN y consiste en la identificación de la estación. El proceso de conexión, pasa por la autenticación previamente a la asociación.

- Privacidad. Este servicio utilizará WEP para el encriptado de los datos en el

medio.

- Reparto de MSDUs entre STAs. Este es el servicio básico de intercambio.

2.2.7.- Algoritmo de Asociación Activa. Veremos como ejemplo como funciona el sencillo algoritmo de asociación activa, según la cual la estación utilizará las tramas de prueba y respuesta para mantenerse asociada a un punto de acceso que puede variar si tiene la condición de móvil. El algoritmo consiste en los siguientes pasos:

- El nodo envía una trama de prueba (Probe)

- Los puntos de acceso alcanzados responden con una trama de respuesta (Response)

- El nodo seleccionará generalmente por nivel de señal recibida el punto de

acceso al que desea asociarse, enviándole una trama de requerimiento de asociación

- El punto de acceso responderá con una respuesta de asociación afirmativa o

Negativa La asociación activa implica que la estación continuará enviando este tipo de tramas y podrá provocar una reasociación en función de los parámetros de selección que él mismo utilice y defina.


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2.2.8.-Subnivel de Gestión MAC La subcapa de gestión MAC implementa las siguientes funcionalidades: - Sincronización. - Gestión de potencia - Asociación-Reasociación - Utiliza el MIB o Management Information Base Describiremos los dos primeros puntos. 2.2.9.-Sincronización La sincronización se consigue mediante una función de sincronización (TSF) que mantendrá los relojes de las estaciones sincronizados. Según el modo de operación, distinguiremos el modo de funcionamiento. En el modo infraestructura, la función de sincronización recaerá en el punto de acceso, de tal manera que el punto de acceso enviará la sincronización en la trama portadora o Beacon y todas las estaciones se sincronizarán según su valor. En el modo ad-hoc, el funcionamiento es más complejo. Por una parte, la estación que instancie la red establecerá un intervalo de beacon, esto es, una tasa de transferencia de portadoras que permitan la sincronización. Sin embargo, en este caso, el control está distribuido y entre todas las estaciones se intentará mantener la sincronización. Para ello, toda esta estación que no detecte en un determinado tiempo de BackOff una trama de sincronización, enviará ella misma una trama de portadora para intentar que no se desincronice la red figura 2.2.9.


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Función de sincronización (TSF)

Figura 2.2.9.

En la figura 2.2.9, podemos ver este funcionamiento. 2.2.10.-Gestión de Potencia Las estaciones en la red pueden adoptar un modo limitado de potencia. Este modo de funcionamiento implicará que la estación se “despertará” sólo en determinados momentos para conectarse a la red figura 2.2.10 Estas estaciones se denominan PS-STAs (Power Save Station) y estarán a la escucha de determinadas tramas como la de portadora y poco más. El control de este tipo de estaciones lo llevará el punto de acceso, que tendrá conocimiento de qué estación se ha asociado en este modo. El punto de acceso mantendrá almacenados los paquetes que le lleguen con destino a los nodos limitados de potencia. Por tanto, el punto de acceso mantendrá un mapa de paquetes almacenados y los destinos a quienes tendrá que repartirlos o enviarlos. Cuando el punto de acceso decida enviarle el paquete lo hará enviándole una trama TIM o Traffic Indication Map a la estación para que despierte en el próximo intervalo de portadora. De esta manera, estas estaciones recibirán la información con un desgaste mínimo de potencia.


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Gestión de Potencia

Figura 2.2.10


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DSL (Línea de abonado digital) DSL sigla de Digital Subscriber Line (Línea de abonado digital) ó XDSL es un término utilizado para referirse de forma global a todas las tecnologías que proveen una conexión digital sobre línea de abonado de la red telefónica local: ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line "Línea de Abonado Digital Asimétrica"), ADSL2, ADSL2+ SDSL, IDSL, HDSL, SHDSL, VDSL y VDSL2. Tienen en común que utilizan el par trenzado de hilos de cobre convencionales de las líneas telefónicas para la transmisión de datos a gran velocidad. 2.3.1.-XDSL XDSL es un grupo de tecnologías de comunicación que permiten transportar información multimedia a mayores velocidades, que las que se obtienen actualmente 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 un costo de inversión relativamente bajo 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 Km. de distancia entre la central telefónica y el lugar de conexión del abonado; dependiendo de: 1. – La velocidad alcanzada. 2.- La calidad de las líneas.


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3.- La distancia. 4.-Del calibre del cable. 5.- El 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. 2.3.1.2.-Envió y recepción en XDSL Los servicios envío y recepción de datos se establecen a través de un módem xDSL. Estos datos pasan por un dispositivo, llamado "splitter", que permite la utilización simultánea del servicio telefónico básico y del servicio xDSL. 2.3.2.- El splitter se coloca entre el módem del usuario y de la central telefónica; 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 que son los datos y las señales de baja frecuencia que son las telefónicas. 2.3.3.1.-Canal Downstream (de bajada) Este canal va desde la central telefónica hasta el usuario, con el 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 más alta (Khz). 2.3.3.2.-Canal Upstream (o subida) Este canal va desde el usuario hasta la central telefónica, con velocidades que varían entre 16 Kbps y 640 kbps. Las transmisiones de envío residen en la banda de espectro más alta. 2.3.3.3.-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 envío y recepción de voz, se realizan en la banda base, de hasta 4KHz. En la tabla 2.3.1.2, se muestran los diferentes tipos de XDSL.


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Tipos de XDSL Modulación Downstream Upstream Dist. Max Voz IDSL 2B1Q 56,64,128,144kbps 56,64,128,144kbps 1 km No HDSL 2B1Q 2Mbps 2Mbps 2 km No SDSL 2B1Q 160kbps-1'1Mbps 160kbps-1'1Mbps 3 km No ADSL CAP 1'5Mbps-8Mbps 64-800kbps 3 km Pasiva

R-ADSL DMT 1'5Mbps-8Mbps 64-800kbps 2 km Pasiva

VDSL TBD 13Mbps-52Mbps 1'5Mbps-3Mbps 1km Pasiva

Tabla 2.3.1.2 2.3.2.-TIPOS DE MODULACIONES 2.3.4.2.-2B1Q (dos binario, uno cuaternario) La modulación 2B1Q, es un tipo de codificación de línea, en la cual, pares de bits binarios son codificados de 1 a 4 niveles para la transmisión (por tanto 2 binarios/1 cuaternario). 2.3.4.3.-Implementacion de QAM para xDSL (CAP Carrier-less amplitude modulation). Esta modulación está basada en QAM. El receptor de QAM necesita una señal de entrada que tenga la misma relación entre espectro y fase que la señal transmitida, pero las líneas telefónicas instaladas no garantizan esta calidad. CAP es una implementación de QAM para xDSL, de bajo costo debido a su simplicidad y con una velocidad de 1.544 Mbps. CAP divide la señal modulada en segmentos que después almacena en memoria. La señal portadora se suprime, puesto que no aporta ninguna información. La onda transmitida es la generada al pasar cada uno de estos segmentos por dos filtros digitales transversales con igual amplitud, pero con una diferencia de fase de p/2. En recepción se reensamblan los segmentos y la portadora, volviendo a obtener la señal modulada. De este modo, obtenemos la misma forma del espectro que con QAM, siendo CAP más eficiente que QAM en implementaciones digitales CAP divide la señal modulada en segmentos que después almacena en memoria. La señal portadora se suprime, puesto que no aporta ninguna información. La onda transmitida es la generada al pasar cada uno de estos segmentos por dos filtros digitales transversales con igual amplitud, pero con una diferencia de fase de p/2. En recepción se reensamblan los segmentos y la portadora, volviendo a obtener la señal modulada. De este modo, obtenemos la misma forma del espectro que con QAM, siendo CAP más eficiente que QAM en implementaciones digitales.


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2.3.4.4.-Modulacion por multitono Discreto (DMT Discrete multi-tone modulation). Es un tipo de modulación multiportadora, que elimina el problema de las altas frecuencias que aumentan considerablemente las pérdidas debido al ruido en las líneas de cobre, dividiendo el ancho de banda disponible en 256 subcanales, que son comprobados para determinar su capacidad portadora. 2.3.5.-Proceso de Modulación. - La modulación DMT emplea la transformada discreta de Fourier para crear y demodular cada una de las 256 portadoras individuales, dividiendo el ancho de banda disponible en unidades más pequeñas. - La línea se comprueba para determinar qué banda de frecuencias es posible y cuántos bits pueden ser transmitidos por unidad de ancho de banda. - Los bits se codifican en el transmisor mediante la transformada rápida de Fourier inversa y después pasan a un conversor analógico/digital. - Al recibirse la señal, ésta se procesa mediante una transformada rápida de Fourier para decodificar la trama de bits recibida ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line (Línea de Abonado Digital Asimétrica) Son las siglas de Asymmetric Digital Subscriber Line ("Línea de Abonado Digital Asimétrica"). Consiste en una línea digital de alta velocidad, apoyada en el par trenzado de cobre que lleva la línea telefónica convencional o línea de abonado. Es una tecnología de acceso a Internet de banda ancha, lo que implica capacidad para transmitir más datos, lo que, a su vez, se traduce en mayor velocidad. Esto se consigue mediante la utilización de una banda de frecuencias más alta que la utilizada en las conversaciones telefónicas convencionales (300-3.400 hz.) por lo que, para disponer de ADSL, es necesaria la instalación de un filtro (llamado splitter o discriminador) que se encarga de separar la señal telefónica convencional de la que usaremos para conectarnos con ADSL. Figura 2.3.6. Esta tecnología se denomina asimétrica debido a que la velocidad de descarga (desde la Red hasta el usuario) y de subida de datos (en sentido inverso) no coinciden. Normalmente, la velocidad de descarga es mayor que la de subida. En una línea ADSL se establecen tres canales de comunicación, que son el de envío de datos, el de recepción de datos y el de servicio telefónico normal.


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Splitter

Figura 2.3.6.

2.3.6.2.-Splitter para línea ADSL Actualmente, en países como España, se están implantando versiones mejoradas de esta tecnología como ADSL2 y ADSL2+ con capacidad de suministro de televisión y video de alta calidad por el par telefónico, lo cual promete una dura competencia entre los operadores telefónicos y los de cable, y la aparición de ofertas integradas de voz, datos y televisión. En la tabla 2.3.6, se muestran comparativas entre tecnologías ADSL

Comparativas entre tecnologías ADSL ADSL ADSL2 ADSL2+ Ancho de banda de descarga 0,5 MHz 1,1 MHz 2,2 MHz Velocidad máxima de subida 1 Mbps 1 Mbps 1,2 Mbps Velocidad máxima de descarga 8 Mbps 12 Mbps 24 Mbps Distancia 2 km 2,5 km 2,5 km Tiempo de sincronización 10 a 30 s 3 s 3 s Corrección de errores No Sí Sí

Tabla 2.3.6


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2.3.7.1.-Ventajas 1.-Ofrece la posibilidad de hablar por teléfono mientras se navega mediante la Red Internet, ya que, como se ha indicado anteriormente, voz y datos trabajan en bandas separadas, lo cual implica canales separados. 2.-Usa una infraestructura existente (la de la red telefónica básica). Esto es ventajoso, tanto para los operadores, que no tienen que afrontar grandes gastos para la implantación de esta tecnología, como para los usuarios, ya que el costo y el tiempo que tardan en tener disponible el servicio es menor que si el operador tuviese que emprender obras para generar nueva infraestructura. 3.-Los usuarios de ADSL disponen de conexión permanente a Internet, al no tener que establecer esta conexión mediante marcación o señalización hacia la red. Esto es posible porque se dispone de conexión punto a punto, por lo que la línea existente entre la central y el usuario no es compartida, lo que además garantiza un ancho de banda dedicado a cada usuario, y aumenta la calidad del servicio. Esto es comparable con una arquitectura de red conmutada. 4.-Ofrece una velocidad de conexión mucho mayor que la realizada mediante discado telefónico a Internet. Éste es el aspecto más interesante para los usuarios. 2.3.7.2.-Inconvenientes No todas las líneas telefónicas pueden ofrecer este servicio, debido a que las exigencias de calidad del par, tanto de ruido como de atenuación, por distancia a la central, son más estrictas que para el servicio telefónico básico. De hecho, el límite teórico para un servicio aceptable, equivale a 5,5 km Debido al cuidado que requieren estas líneas, el servicio no es económico en países con pocas o malas infraestructuras, sobre todo si lo comparamos con los precios en otros países con infraestructuras más avanzadas. El router necesario para disponer de conexión, o en su defecto, el módem ADSL, es caro (en menor medida en el caso del módem). Se requiere una línea telefónica para su funcionamiento, aunque puede utilizarse para cursar llamadas.


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Capitulo

Capitulo III.- PLC 3.1.1.-TECNOLOGIA PLC

PLC (Power Line Communication) es una tecnología que ha levantado una gran expectación últimamente. Esto se debe a que mucha gente tiene puesta la mirada en ella como contrapunto a WLAN´S o cable, para la recepción de datos en cualquier punto ya que la electricidad llega a casi todos los lugares. Aunque mucho se habla de PLC, existe un gran desconocimiento sobre esta tecnología y también muchas ideas erróneas, esto se debe a que es relativamente nueva y por consiguiente poca gente ha tenido acceso a la misma.

Todo comienza con la generación de la energía eléctrica, existen varias formas de obtener energía eléctrica, podemos hablar de centrales hidroeléctricas figura 3.1.1., las cuales aprovechan la gravedad y considerables volúmenes de agua.

Centrales hidroeléctricas

Figura 3.1.1.

III


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También se cuentan con centrales termoeléctricas que usan combustible para la activación de turbinas, como se aprecia en la figura 3.1.2.

Centrales termoeléctricas

Figura 3.1.2

También tenemos centrales de energía eólica que son grandes generadores movidos por el viento como se aprecia en la figura 3.1.3.

Centrales eólicas

Figura 3.1.3

Centrales nucleares, que calienta agua para hacer girar los generadores.

De cualquiera de estos sitios se envía la electricidad hasta las fábricas, universidades, edificios y casas mediante conductores.


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Para que llegue la suficiente cantidad de electricidad a cada aparato existen tres niveles principales de tensión eléctrica, también conocida como diferencia de potencial o simplemente voltaje:

1.-Las líneas de alta tensión conectan los puntos de generación de electricidad con las subestaciones distribuidoras. Su voltaje ronda los cientos de miles de voltios (kilovoltios o KV), lo que facilita el transporte de la energía por decenas de kilómetros.

2.-Las líneas de media tensión enlazan a las subestaciones de distribución con los transformadores encontrados en algunos postes o de forma subterránea. Transportan pocos kilovoltios y sólo toleran unos cuantos kilómetros de distancia.

Equipos de PLC. Media tensión figura 3.1.4. Se instalan en las subestaciones transformadores de media y baja tensión. Con una velocidad de 135 Mbps. Distancia máxima de 800 m, y se tienen 2 tipos: Tipo 1: Convierte los datos entre la red PLC de medio voltaje y el estándar de Internet (Gigabit Ethernet). Transmite datos entre redes PLC de medio voltaje o entre redes PLC de medio voltaje y redes PLC de bajo voltaje. Incluye un conmutador Gigabit Ethernet de Capa 2. Funcionalidad opcional de UPS también disponible. Tipo 2: Transmite datos entre redes PLC de medio voltaje, o entre redes PLC de medio voltaje y redes PLC de bajo voltaje. Funcionalidad opcional de UPS también disponible.

Equipos PLC de media tensión

Figura 3.1.4.

3.-Las líneas de baja tensión, esto es, las que conectan a los transformadores en los postes o subterráneos con las casas y consumidores finales, con pocos metros de distancia y proporcionando 127 voltios.


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3.1.2.-Equipos de PLC. Baja tensión 3.2.-Equipo local del cliente (CPE Customer Premises Equipment). Equipo para el usuario final. Diseñado para una fácil y rápida instalación. Se conecta a un ordenador personal o impresora vía interfaz Ethernet o USB. Compacto y autónomo, realiza las funciones de unidad acopladora de bajo ruido a la línea eléctrica. Opcionalmente, la funcionalidad de VoIP (Voz sobre IP) también está disponible. 3.3.- Equipo de cabecera (Head end). Conversor de datos instalado en las subestaciones transformadoras de media y baja tensión. Convierte los datos entre la red PLC de baja tensión y el estándar de Internet (Ethernet, USB). Velocidad 45 Mbps. Distancia máxima de 300 m 3.4.-Home Gateway (Repetidor) Trasmite los datos entre el Head End y el CPE. Se instala en el cuarto de contadores. Su instalación es sencilla y es resistente a las condiciones climáticas adversas. Incluye una fuente de alimentación de bajo nivel de ruido figura 3.4

MODEM y repetidor PLC

Figura 3.4


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Además del voltaje, otro concepto importante radica en la frecuencia (Hz). El consumidor casero tiene una frecuencia de 60 Hz. Las líneas de alta tensión son excelentes para transportar señales de radiofrecuencia hasta 500 kilómetros sin necesidad de algún aparato que repita o amplifique la señal. Su primera aplicación fue en la transmisión de voz. La transmisión de datos por medio del cable eléctrico no es una tecnología nueva: las compañías proveedoras de electricidad la han usado por décadas, considerándola un medio natural para administrar sus redes de distribución. El porqué parece novedoso para algunas personas radica en el crecimiento de Internet y en la necesidad de diversificar los medios y puntos de acceso a la red de redes, sin que esto implique instalar más infraestructura de conductores. Esto ha requerido el mejorar la transmisión de datos en redes eléctricas de media y baja potencia, para hacer más accesible a un mayor número de usuarios, el uso del cable eléctrico como medio de comunicación a Internet, apoyándose en los notables avances para la señalización de información digital, esto es, la ruta que deberán seguir los paquetes de datos para alcanzar su destino, así como en las innovaciones para la corrección de errores de transmisión y, finalmente, en la evolución de los componentes electrónicos necesarios para interconectar computadoras con la red de datos en el cableado eléctrico.


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Capitulo

Capitulo IV.- Arquitectura PLC 4.1.1.-Arquitectura PLC La tecnología PLC es simplemente un conjunto de elementos y sistemas de transmisión que, basándose en una infraestructura de transporte y distribución eléctrica clásica, permite ofrecer a los clientes servicios clásicos de un operador de telecomunicaciones, se pueden alcanzar entre 1 y 1.5 Mbps por usuario particular. Con lo que se hace posible ofrecer servicios de Internet, transmisión de datos a alta velocidad y hasta telefonía IP. La idea es sencilla: basta acondicionar las actuales infraestructuras eléctricas para que puedan transmitir los dos tipos de señal simultáneamente: Las bajas frecuencias (60 Hz) y la alta frecuencia (banda de 1MHz) para la transmisión de datos, circulando ambas a través del hilo de cobre. La nueva red ya adaptada, se denomina High Frequency Conditioned Power Network (HFCPN), permitiendo transmitir simultáneamente energía e información. En las subestaciones eléctricas (transformadores locales) se instalan servidores que se conectan a Internet generalmente a través de fibra óptica. El protocolo a nivel de red es IP sin realizar ninguna conversión. De las tres partes en que se compone la red eléctrica (tramos de baja tensión, de media tensión y alta tensión) se utiliza únicamente el tramo de baja tensión o lo que en la red de telefonía se conoce como ultima milla, tramo que conecta las viviendas con las subestaciones transformadoras (lo que sería el equivalente telefónico a la central local). 4.2.1.-Elementos necesarios para la provisión de servicio de Internet mediante PLC Antes que nada debemos conocer que las redes eléctricas convierten (usando transformadores), los voltajes de media tensión (utilizados para el transporte de la energía) a líneas de baja tensión lo mas cerca posible de los usuarios, tratando de evitar perdidas que se producen a baja potencia, comenzaremos por describir al transformador.

IV


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4.2.2.-Transformadores Cada transformador distribuye, típicamente entre 3 y 6 líneas de baja tensión con una longitud media de unos 250m. Cada una de ellas proporciona suministro eléctrico a unos 50 clientes. 4.2.3.-MODEM de usuario Cada usuario deberá instalar un módem para posibilitar el envío y la recepción de datos por la línea eléctrica. Existe la opción de que el usuario instale un home gateway, entre el MODEM (colocado cerca del contador de entrada) y una posible LAN interna, de tal, manera que posibilita a los distintos usuarios conectados, poder compartir la conexión a la vez de interconectarse entre ellos utilizando cualquier clavija o enchufe eléctrico del edificio. A su vez, cualquier fuente de datos externa como XDSL, coaxial, inalámbrica. Puede conectarse al home gateway para que este distribuya y gestione la conexión, multiusuario representado con las siglas CPE 4.2.4.-MODEM cabecera Por el lado de la compañía eléctrica, y en la subestación transformadora, deberá también colocarse el módem de recepción de datos. Con lo que se garantiza una conexión de alta velocidad lo suficientemente potente para dar servicio a todos los usuarios. Desde este punto, y mediante una fibra o bien un radio enlace, conectaremos con el proveedor de servicios ISP. Este módem se encarga de interconectar las diferentes redes de servicio tales como internet, televisión, telefonía, con la línea de baja tensión Todo lo que se ha mencionado se muestra en la figura 4.2.4., en ella se muestra detalladamente la topología que tiene la implementación de la tecnología Power Line Communication, todo empieza desde la estación transformadora, de ahí pasa al modem cabecera que es de donde se distribuye la señal a los diferentes usuarios veamos el esquema PLC


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Esquema PLC

Figura 4.2.4

Básicamente, esto transforma al cableado de baja tensión, en una red de telecomunicaciones donde los enchufes de cada hogar u oficina, se vuelven puntos de conexión. Existen unas limitaciones de distancia tanto para el tramo interior a la vivienda como para el tramo de acceso, siendo estas de aproximadamente 400m para el tramo de acceso y de 50 m para el tramos in-home (el interno al hogar) 4.2.5.-Dispositivos de interconexión Tener el servicio de Internet o bien el acceso a otras redes de datos, por el cable eléctrico, no implica que con sólo conectar la computadora a la toma de corriente ya se puedan visitar sitios web y enviar correos electrónicos. Se debe instalar un dispositivo digital que funcione como interfaz entre la computadora y el medio eléctrico que contiene a la red de datos. Existen dos familias de interfaces PLC-computadora:

1.-Dispositivos para bajo ancho de banda. Operan en las frecuencias de 3 KHz a 500 KHz y generalmente tienen aplicación en los llamados edificios inteligentes, para la


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automatización de diversos controles y procesos, por ejemplo el aire acondicionado, la calefacción y la iluminación.

2.-Dispositivos para alto ancho de banda. Funcionan en frecuencias de 1 MHz a 30 MHz. Dado que la frecuencia de la corriente alterna que llega a los hogares es de 60 Hz, el uso de frecuencias más altas para la transmisión de datos garantiza, en cierta medida, la estabilidad de la señal. Fue necesario desarrollar un esquema de modulación más robusto para la corrección de errores, llamado OFDM (Multiplexado Ortogonal para la División de Frecuencias) son un grupo de técnicas de transmisión de datos en el cableado eléctrico. Su función es dividir el espectro de frecuencias disponibles en varios espectros pequeños, algo muy similar a lo que ocurre en ADSL y los servicios de televisión por cable. Del lado del usuario final, un aparato separa las distintas frecuencias y selecciona la apropiada para el envío y recepción de datos, además de contener un filtro para separar las altas frecuencias de las bajas, en donde reside la transmisión de la energía eléctrica. Algunos dispositivos alcanzan los 14 Mbps.

Las tecnologías de PLC constituyen una alternativa para el crecimiento de las redes de datos, y en especial de Internet, siempre y cuando se solventen los problemas regulatorios y de uso del espectro electromagnético que esta tecnología impone. Junto a las redes Ethernet de cable de par trenzado, los accesos telefónicos y ADSL así como las redes inalámbricas, PLC amplía las posibilidades que los usuarios de cómputo tienen a su alcance para enviar y recibir información, sin importar dónde se encuentren: tan sólo necesitarán de un contacto eléctrico. Esto demuestra el crecimiento de Internet. Mucho se ha evolucionado desde aquel primer diseño utilizado para interconectar universidades a finales de la década de los 60. En un futuro cercano Internet será el medio de comunicación más ubicuo de todos los tiempos, si no es que ya lo es. Esta tecnología se ha estado probando desde hace ya algún tiempo, en más de 18 proyectos pilotos, muchos de ellos en Europa y otros en Hong Kong y Singapur. Esta tecnología es viable por que no es necesario realizar ningún tipo de obra adicional para poder usar esta tecnología de Banda Ancha, ya que utiliza la propia red eléctrica para la transmisión de datos y voz. Esta tecnología puede llegar a cualquier parte ya que la instalación ya esta hecha. Existe una única toma a la cual va conectado el Modem (CPE), la instalación que ha de realizar el usuario es sencilla y rápida, su ancho de banda es de 45 Mbps aunque actualmente ya se alcanzan velocidades de 135 Mbps y en breve se llegará a 200 Mbps, permitiendo la distribución de datos, voz y vídeo a unas velocidades mucho más que aceptables. A través de la línea eléctrica se podrá disfrutar de múltiples servicios como puede ser Videoconferencias, Voz sobre IP (VoIP), Redes LAN, Juegos on-line, comercio electrónico, etc


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4.3.-Frecuencia de PLC y la del suministro de la CA La señal utilizada para transmitir datos a través de la red eléctrica suele ser de 1 a 30 MHz, la cual difiere mucho de la frecuencia de la red eléctrica (50 Hz - 60 Hz, según el país) lo cual supone que la posibilidad de interferencias entre ambas señales sea prácticamente nula, como se muestra en la figura 4.3 siguiente diagrama de distribución de frecuencias

Frecuencia de PLC y la del suministro de la CA

Figura 4.3

4.4.1.-Arquitectura PLC La arquitectura de esta red consta de dos sistemas formados por tres elementos. Outdoor o de Acceso: cubre el tramo de lo que denominamos última milla, y que para el caso de la red PLC comprende la red eléctrica que va desde el lado de baja tensión del transformador hasta el medidor de energía eléctrica del hogar. Este sistema está constituido por: 1.-Un equipo denominado cabecera PLC (primer elemento de la red PLC) emite señales de baja potencia (50mW) y que además permite conectar la red a un backbone de telecomunicaciones. 2.-Un equipo repetidor para conseguir que la señal llegue a toda la red de baja tensión. Este equipo, normalmente se instala en los puntos donde es necesario reforzar la señal, pudiendo atender hasta 250 módems aproximadamente. El repetidor reconoce la señal proveniente del equipo cabecera del sistema outdoor y envía la señal en el tramo indoor. 4.4.2.-Indoor: cubre el tramo que va desde el medidor del usuario hasta todos los toma corrientes o enchufes ubicados en el interior de los hogares. Para ello, este sistema utiliza como medio de transmisión el cableado eléctrico interno. En la figura 4.4.1., se puede apreciar la ubicación Outdoor y la Indoor para la tecnología PLC.


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PCL en exterior y PCL en interior

Figura 4.4.1

4.4.3.-Modem PLC Modem del cliente, es el que recibe la señal directamente de la red eléctrica a través del enchufe. A este modem se le pueden conectar una PC, un teléfono u otro equipo de comunicaciones que posea una interfaz Ethernet o USB. El costo de la tecnología PLC permite ahora pensar en un modelo de negocio aprovechando la rede eléctrica. El siguiente diagrama muestra la tecnología PLC implantada por la Comisión Federal de Electricidad figura 4.4.2


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PLC implantada por la Comisión Federal

Figura 4.4.2

4.5.1.-Ventajas al utilizar la tecnología PLC 1.-Prácticamente ubicuo, la red eléctrica es aún más extendida que la red telefónica, por lo que se podría llegar a cualquier punto residencial. 2.-No existirá costo de desarrollo de “ultima milla”, ya que la red ya está desplegada. 3.-Permite la transmisión de datos a alta velocidad, siendo un soporte válido para el ancho de banda requerido a nivel residencial. 4.-Puede ser una alternativa real de ADSL y cable, por lo que incrementaría la competencia. 5.-Las velocidades probadas alcanzables superan los 45 Mb (troncales), lo que es un ancho de banda considerable. 6.-Permite la creación “gratuita” de una red local dentro del edificio o vivienda. 7.-Cualquier enchufe del domicilio se convierte en un punto de acceso a la red.


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4.5.2.-Inconvenientes de la tecnología PLC 1.-Hay que poner una unidad de conexión al backbone de datos y a red telefónica en cada subestación eléctrica de transformación, y son muy numerosas. 2.-No existe estandarización, por lo que empresas importantes abandonan por no tener asegurada la inversión 3.-No existe marco legal regulatorio uniforme, ni siquiera a nivel europeo 4.-El acceso es compartido. Esto quiere decir que los 45 Mbps reales que se obtienen con la tecnología actual se tienen que dividir entre todos los usuarios servidos por el centro de transformación. Lo que da un ancho de banda pequeño, ya que se reducen a 3 Mbps a distancias de 3 km. 4.6.-Comparación con otras alternativas El rival actual de PLC es la tecnología xDSL, ambos se basan en la misma filosofía, la utilización de una red desplegada, pero que no estaban pensadas para trasmitir datos a altas tasas de velocidad. PLC tiene algunos inconvenientes, como los asociados al medio, que es una tecnología más inmadura, y sobre todo, que en una gran ciudad puede haber muchísimos centros transformadores, y sólo unas pocas centrales telefónicas. PLC tiene ventajas con respecto a xDSL, 1.-Creación de red local interna al edificio. 2.-Buenas perspectivas de la tecnología, ya existen chips que permiten 200 Mbps. 3.-Permite llegar a lugares a los que no llega xDSL. 4.-Cualquier enchufe se convierte en una toma de red.


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Capitulo

Capitulo V.- Topologías PLC 5.1.-Topología de la red PLC. Troncal Red troncal, basada en los actuales anillos SDH, con Edge Nodes capaces de manejar el tráfico ethernet generado por entre tres y siete transformadores de media tensión y mapearlo eficientemente en dichos anillos SDH. Figura 5.1

Red troncal

Figura 5.1

V


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5.2.-Topología de la red PLC. Distribución Las líneas de distribución eléctrica parten de las centrales eléctricas y llegan a cada hogar, están conformadas por diferentes tramos. Dichos tramos son alta, media y baja tensión figura 5.2 El tramo de alta tensión comprende desde el primer transformador amplificador y la primera subestación, con una tensión Alta entre 220 y 400 Kv. El tramo de media parte de las subestaciones de transporte hasta las subestaciones de distribución que son las encargadas de repartir la electricidad a todos los centros de distribución. La tensión transportada oscila entre 66 y 132 Kv en el primer tramo y 20 y 50 Kv en el segundo tramo. Desde los centros de distribución hasta cada abonado se distribuye la energía eléctrica como corriente alterna de baja frecuencia (50 o 60 Hz) llevando una Baja Tensión de entre 220 y 320 v.

Topología de la red PLC. Distribución

Figura 5.2


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5.3.-Topología de la red PLC. Acceso

Red de Acceso, basada en la red eléctrica de distribución de baja tensión, con los siguientes elementos: 1.-Home Gateways. 2.-MV/LV Gateways, pasarelas entre las redes eléctricas de media y de baja tensión, y que interconectan las redes de Acceso y Agregación, se muestra en la figura 5.3

Topología de la red PLC. Acceso

Figura 5.3


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5.4.-Topología de la red PLC. LAN Red en el Hogar, basada en la red eléctrica de baja tensión, con los siguientes elementos: 1.-CPEs (Customer Premises Equipment), equipos terminales que permiten al usuario conectarse a la red PLC en el hogar. 2.-Home Gateways, pasarelas que interconectan las redes PLC del hogar y de Acceso, se aprecia en la figura 5.4

Topología de la red PLC. LAN

Figura 5.4


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Capitulo

Capitulo VI. Formas Codificación / Modulación 6.1.1.-Tecnología PLC – Nivel Físico La señal PLC se modula entre 1,6 y 40Mhz dependiendo del sistema, actualmente no hay un estándar si no un grupo de sistemas diferentes e incompatibles entre. 1.-GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying), utilizada por los primeros módems de ASCOM, básicamente cambio de fase. Usa una portadora que es capaz de proveer una tasa de datos de hasta 1 Mbps. 2.- DSSS (CDMA direct sequence spread spectrum): usado con una única portadora es capaz de proveer una tasa de datos de hasta 1 Mbps. 3.-OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex): OFDM divide la banda en un gran número de portadoras con un ancho de banda reducido en cada una de ellas, y realiza un seguimiento de cada portadora para optimizar su uso. El sistema de DS2, fabricante principal de tecnologías PLC se basa en 1280 portadoras hasta 30 MHz. El flujo de datos de 45 Mb/s; 27 Mb/s en bajada y 18 Mb/s en subida. Tiene una gran adaptabilidad a ambientes ruidosos y gran eficiencia en el uso del espectro de frecuencias con la utilización de múltiples portadoras. Algunos desarrolladores de hardware han llegado a velocidades de 200 Mbps con esta tecnología, figura 6.1.1 Este tipo de modulación es la que mejor se adapta a las condiciones de las redes eléctricas: - Interferencias con otras aplicaciones eléctricas o servicios de radio. - Perdida de energía y múltiples caminos debido a la desadaptación de impedancias. - Medio cambiante con el tiempo, con aplicaciones eléctricas plugged/ unplugged OFDM es similar a FDM (Frequency Division Multiplexing).

VI


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Frecuencias Outdoor e Indoor

Figura 6.1.1

Los fabricantes se diferencian según el número de portadoras empleadas, tenemos: Sistema de Codengy: 84 Portadoras, de 4,5 MHz a 21 MHz. Capacidad total máxima 14 Mb/s. Sistema de DS2: 1280 portadoras hasta 30 MHz. Flujo de datos de 45 Mb/s; 27 Mb/s en bajada y 18 Mb/s en subida. Como se muestra en la figura 6.1.2

Flujo de datos de 45 Mb/s

Figura 6.1.2

La principal ventaja de este sistema es que se puede adaptar fácilmente a los cambios en las condiciones de transmisión de la línea eléctrica y que se pueden utilizar filtros para proteger los servicios que puedan resultar interferidos figura 6.1.3

Utilización de filtros

figura 6.1.3


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OFDM – DS2 a 200 Mbps 1.- 1536 portadoras 2.-Puede operar con anchos de banda de 10, 20 o 30 MHz, transmitiendo entre 2 y 34 MHz también utiliza Filtros programables en forma independiente por cada portadora para cumplir con la no emisión de RF, en frecuencias utilizadas por otros servicios. El sistema Adaptive- bitloading selecciona la modulación mas apropiada para cada frecuencia en tiempo real, optimizando la transmisión. Es adaptable a las condiciones de la red por lo que se puede utilizar mas bits por subcanal cuando la SNR lo requiera e incluso se podría adaptar la potencia de transmisión de cada subcanal. 6.1.2.-Tecnología PLC – Nivel de Enlace En el diseño de MAC (Medium Access Control) es necesario contemplar dos aspectos: 1.- No hay límite de distancia entre dos nodos. 2.-Dos nodos pueden transmitir simultáneamente. Estos inconvenientes podrían ser subsanados implementando CSMA/ CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) de la misma manera que en Ethernet. Aunque es mas ampliamente usado CSMA/ CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) tomado de IEEE 802.11, figura 6.1.2 Dadas las características del medio y de la red, lo mejor sería utilizar el mismo que en redes inalámbricas.


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Nivel de enlace: CSMA/ CA

Figura 6.1.2

DS2 MAC Aunque la mayoría de los productos de mercado utilizan CSMA, los mismos están diseñados para aplicaciones de datos y no para voz/video que requieren una estricta QoS. Los sistemas CSMA son simples para implementar pero sufren de colisiones, latencia, deficiencia en grandes redes. Por lo que la industria se está moviendo hacia arquitecturas basadas en TDMA, el cual provee una operación libre de colisiones y mucho mejor control de QoS. Dynamic TDMA MAC (con time- slot no fijos para optimizar el uso del ancho de banda) Arquitectura Master/ Slave de manera que los canales son asignados por un dispositivo master. Cualquier dispositivo puede ser un master, dinámicamente seleccionado si un master no es encontrado en la red. DS2 es una compañía española situada en Valencia y dedicada al diseño de chips PLC, líder en este campo, debido a que sus chips consiguen mayores velocidades de transmisión y además que cuenta con tecnología PLC para redes de Media Tensión.


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Ejemplos de Equipos PLC figura 6.1.3

Equipos PLC

Figura 6.1.3


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6.2.-Redes Hogareñas utilizando tecnología PLC La tecnología PLC provee velocidades por encima de los 100 Mbps donde más se necesite, figura 3.1.4

Redes Hogareñas con tecnología PLC

Figura 3.1.4


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6.3.-Coexistencia con otras tecnologías 1.-PLC como red de acceso 2.-PLC-ADSL Instalaciones en edificios, hogares, oficinas, hoteles etc. 3.-PLC-Wifi Red de distribución con enlaces punto-punto, punto-multipunto, zonas rurales 4.-PLC-LMDS Instalaciones en áreas urbanas, zonas de difícil acceso, zonas rurales 5.-PLC-HFC Sustituyendo el último tramo de cable coaxial por PLC (no soporta vídeo) 6.-PLC-Satélite Conexión con Internet en zonas de difícil acceso, zonas rurales 6.4.-Estandarización La estandarización y regulación es vital por muchos motivos: 1.-Permite asegurar la inversión en una tecnología con variaciones entre distintos fabricantes. 2.-Permite superar la situación de legalidad en cuanto al uso de frecuencias y funcionamiento 3.-Homogeniza mercados, lo que permite economías a escala 6.5.1.-Pruebas de implantación •La primera prueba, de Endesa, fue en octubre del 2000 en Barcelona, consiguió proporcionar teléfono e Internet de banda ancha a 25 usuarios con tecnología ASCOM •Iberdrola ha llevado a cabo ocho pruebas piloto de acceso a Internet en la comunidad valenciana La prueba más importante es la realizada en Zaragoza, donde se ensayó la tecnología en un entorno real. Dicha prueba la realizó Endesa de septiembre de 2001 a finales de 2003. •La oferta de servicios se centra en telefonía e internet, pero se asegura la capacidad para otros muchos. •La infraestructura de la prueba y de la implantación comercial es la que se ve en la figura 6.5.1


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Prueba e implantación comercial

Figura 6.5.1 La parte novedosa es la red de acceso PLC. Cada cabecera PLC concentra la información de todos los usuarios conectados a un único centro de transformación, que compone una malla de baja tensión, similar a un dominio de colisiones ethernet. En los cuartos de contadores de los edificios se instalan los repetidores PLC cuando es necesaria la regeneración de la señal. Los cables eléctricos son los encargados de servir como medio de transmisión entre los equipos de usuario y las cabeceras o repetidores. El equipo de acceso de usuario tiene una conexión USB o Ethernet para datos, una conexión telefónica analógica, junto con un gateway ya que el teléfono va sobre IP, así como el módem PLC para inyectar la información en la línea eléctrica. Por encima de las cabeceras PLC se sitúa una red de interconexión metropolitana, que se encarga de interconectar y transportar la información entre las distintas cabeceras. Esta red metropolitana no va sobre línea eléctrica debido a la atenuación y utiliza medios tradicionales de transmisión de datos. En la prueba se utilizó una red


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Gigabit ethernet, pero se puede usar cualquier otra tecnología de red de área metropolitana. Tendremos los centros de transformación unidos en anillos, cada uno de los cuales unido a un concentrador. Dichos concentradores forman el segundo nivel de distribución (Man PoP), y están unidos al centro de servicios y operación (City PoP). El centro de servicios y operación es el que se encarga de realizar, tanto la gestión de la red (tareas de mantenimiento y facturación) como de la conexión con los centros y redes externas, tanto telefónicas como de datos (y en breve de televisión). Esta arquitectura permite una fácil expansión, redundancia que permite alta disponibilidad, que es uno de los antiguos fallos de PLC, y expansión a nuevos servicios. Para tener una mejor idea apoyémonos de la figura 6.5.2 Arquitectura

de expansión

Figura 6.5.2 6.5.2.-Puesta en funcionamiento Tanto Iberdrola como Endesa se encuentran en fase de lanzamiento comercial. Se tienen previstas dos posibilidades: una de 600 kbps de subida y bajada simétricos, y otra de 100 kbps, también simétricos. Los precios son competitivos con ADSL.


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Capitulo

Capitulo VII.- Redes Híbridas. 7.1.-Redes Híbridas existentes Hoy en día se sabe que las redes híbridas están constituidas por tecnología del cable, fibra óptica y estas a su vez cuentan con una extensión en lo que se le conoce como WLAN´S, que no es otra cosa que redes de área local pero inalámbrica, formando así redes híbridas. Antes de comenzar a construir la red se tiene que hacer un mapa de su distribución. Es necesario considerar los lugares por donde debe pasar la red, la longitud del cable requerido y la distancia entre los postes. En el diseño de la red se debe tomar en cuenta que los postes son de uso público y que también transportan los cables de luz y de teléfono. 7.2.-La red troncal La red troncal se encarga de transportar las señales alas delegaciones, a partir de la cabecera. Figura 7.1

VII


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Red Troncal

Figura 7.1 Su objetivo principal es cubrir grandes distancias manteniendo la calidad de la señal. En la red troncal, por lo general se utiliza cable de 1” o de 3/4”. Aproximadamente el 12% del cableado es ocupado por la red troncal. El espaciamiento entre los amplificadores de la red troncal depende de la máxima frecuencia utilizada y de las características de atenuación del medio que se utilice (cable coaxial, fibra óptica o PLC). El número de amplificadores troncales que se colocan en cascada en la red troncal por lo general oscila entre 20 y 30 en redes de gran capacidad y hasta 60 en redes de menor ancho de banda. La fibra óptica está sustituyendo al cable coaxial en esta sección de la red, debido a que se puede eliminar gran parte del ruido del sistema así como la distorsión que aportan los amplificadores en cascada.


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El único inconveniente es que la señal de la fibra óptica es luz y no una señal de radio frecuencia, por tal motivo se requiere de nodos de conversión. Como se muestra en la figura 7.1 es posible plantear una red híbrida que contenga ambas tecnologías, como la fibra óptica, Wlans y PLC Vemos que la red PLC se conecta al backbone de comunicaciones, que es la red troncal que esta formada por lo regular de fibra óptica, para que se pueda acceder a los servicios como OSS/BSS, DHCP, RADIUS, Proveedores de servicios, servidores de aplicaciones, ISP, etc. La red troncal no alimenta directamente a los suscriptores, esto lo hace la red de distribución, figura 7.2 7.3.-Red de distribución

Red de distribución

Figura 7.2

Después del conversor óptico, la señal es distribuida hacia las casas de los suscriptores por PLC. La acometida es conectada a la red de distribución por medio de la tecnología PLC Los sistemas que tienen ambos métodos se conocen como redes híbridas fibra/PLC.


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Combinación de redes WLAN con PLC. 7.4.-Ventajas de esta red híbrida

1.-Movilidad: Por medio de una red híbrida se provee acceso a la información en tiempo real en cualquier lugar dentro de la organización o del lugar en donde se encuentre por medio de WLNAS. Esto refleja oportunidades de productividad y de servicio que no es posible con una red que es alámbrica en su totalidad.

2.-Simplicidad y rapidez en la instalación: La instalación de una red inalámbrica puede ser tan rápida y fácil y además que puede eliminar la posibilidad de tirar cable a través de paredes y techos.

3.-Flexibilidad en la instalación: Gracias a la tecnología inalámbrica permite a la red ir donde la alámbrica no, teniendo de esta forma una extensión de la red que puede ser muy útil para poder enlazar dos edificios sin necesidad de cableado.

4.-Escalabilidad: Los sistemas basados en WLAN´S pueden ser configurados en una variedad de topologías para satisfacer las necesidades de las instalaciones y aplicaciones específicas. Las configuraciones son muy fáciles de cambiar y además es muy fácil la incorporación de nuevos usuarios a la red.

5.-Flexibilidad: Una red híbrida puede superar mayor número de obstáculos, llegando a atravesar paredes que tengan valor histórico por medio de una WLAN. Así, es útil en zonas donde el cableado no es posible o es muy costoso por ejemplo edificios históricos, zonas escarpadas, etc. Cualquier enchufe se convierte en un punto de acceso a la red. 7.5.-Desventajas de la red híbrida 1.-No existe estandarización ni marco legal regulatorio hasta el momento. 2.- Desde un punto de vista tecnológico los canales PLC presentan algunos inconvenientes tales como baja impedancia, están pensados para transmisión de electricidad, lo que implica altas potencias de emisión. 4.- Medio muy ruidoso. 5.- con respecto a la parte de WLAN su medio que es el aire es el más inseguro, por lo que se tiene el riesgo de modificación de la información Para entender la filosofía de esta red, partiremos desde los nodos inalámbricos de los hogares hasta llegar a los nodos troncales que interconectan las ciudades.


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Empezando desde la red simple, formada por un punto de acceso, hasta llegar al objetivo que no es otro que el de interconectar usuarios de diferentes poblaciones con diferentes tecnologías formando una red híbrida. Desde el punto de vista arquitectónico, hemos dividido la red global en tres estructuras diferenciadas, con el fin de poder entender de una manera más clara su funcionamiento. De esta forma la red global se divide en: 7.6.-Red de acceso La red de acceso es la puerta que permite a cualquier usuario conectarse a la red. La red de acceso la forman nodos distribuidos por las diferentes colonias delegacionales. Generalmente, estos nodos los monta el propio ciudadano con sus recursos económicos propios. La red de acceso es competencia del propietario y la gestiona y mantiene el mismo. Para conectarse a un nodo de acceso es suficiente con disponer de un módem PLC. Puede acceder a él desde cualquier parte donde se tenga cobertura PLC. 7.7 Propuesta de red hibrida En la figura 7.3 se muestra la interacción de la tecnología ADSL interactuando con la nueva tecnología PLC aquí lo que se propone es de que una vez que entra la información al ordenado a través del MODEM PLC esta información sea retransmitida por una tarjeta de red inalámbrica, para dar servicio a las PC´S, que deban tener movilidad, de esta forma tendría cobertura inalámbrica.


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Red híbrida compuesta de ADSL, PLC y WLAN´S

Figura 7.3

Por otra parte la red de enlace la forman nodos que interconectan entre sí al conjunto de nodos de acceso de una comunidad. Formando así la red de la comunidad. A su vez, la red de enlace interconecta con la red troncal. La estructura de la red troncal o de Backbone es muy parecida a la de la red de enlace. La diferencia más significativa es que estos nodos en vez de interconectar nodos de acceso interconectan las redes de acceso de todas las poblaciones. La figura 7.4, nos muestra el esquema se utilizara en México para la distribución del servicio de Internet a través de la tecnología PLC

WLAN


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Todo comienza a partir de Gigabit Ethernet que es la Red primaria “Carrier” donde estas dan servicio a la Red de medio voltaje, conformada por PLC-CFE/LyF, esta red llega a un equipo de cambio de Red de medio voltaje a bajo, quedando así una Red de bajo voltaje con PLC-CFE/LyF, que da servicio a una cabecera PLC y de ahí parte a un moden PLC y finalmente al hogar, dando así Internet de banda ancha o los servicio triple-play.

PLC implantada por la Comisión Federal

Figura 7.4

En la figura 7.4 se muestra la Red Primaria “Gigabit Ethernet” formada por equipos ópticos / PLC que son las que suministran el servicio de Internet de banda ancha.


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En la figura 7.5, se muestra el Router de banda ancha, el cual puede ser alimentado por diferentes tecnologías como ADSL, satélite, cable módem, líneas dedicadas, fibra óptica, etc.

Suministro de Internet de Banda Ancha

Figura 7.5

La señal de banda ancha es dirigida al equipo Ekobox PLC, que se muestra en la figura 7.6, el cual es un controlador de usuarios, aplicaciones y servicios

Equipo Ekobox

Figura 7.6


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Después de pasar por el equipo Ekobox la señal sigue su camino hasta llegar a la puerta de enlace figura 7.7

Puerta de Enlace

Figura 7.7 La señal que sale de la puerta de enlace es conducida a un acoplador PLC, figura 7.8

Acoplador

Figura 7.8 El acoplador es el encargado de inyectar la señal PLC en el centro de carga, como se muestra en la figura 7.9


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Centro de Carga

Figura 7.9

Una vez instalado todo el equipo, la señal de banda ancha se transmite en toda la red eléctrica como se muestra en la figura 7.10

Red Eléctrica

Figura 7.10


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De tal manera que cada contacto es un punto de acceso a la red, como se muestra en la figura 7.11

Punto de Red

Figura 7.11

Conectando un Bridge en el contacto, nos da como resultado un acceso ala red figura 7.12

Bridge

Figura 7.12


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El Bridge convierte cualquier contacto en un punto de red, además soporta multitud de aplicaciones, tales como Internet de alta velocidad figura 7.13, VoIP, terminal punto de venta

Internet de alta velocidad

Figura 7.13

Además de brindarnos acceso inalámbrico, con la cual concluimos nuestra propuesta de una red híbrida basada en tecnologías WLAN´S y Power Line Communication figura 7.14.

WLAN´S / PLC

Figura 7.14


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Capitulo VIII

CONCLUSIONES

Entrado ya el siglo XXI, Internet es considerado un medio de comunicación de importancia internacional como herramienta de trabajo o simplemente para el ocio. La red de redes llega ya, en mayor o menor medida, a la gran mayoría de los países del mundo. Este nuevo sistema de comunicación coexistía hasta ahora sin alterar el funcionamiento de otros sistemas, como el teléfono, la radio e incluso el servicio postal, a pesar del correo electrónico y su rapidez instantánea. Pero el equilibrio de la balanza está a punto de cambiar. El avance que ha experimentado en los últimos años Internet ha sido espectacular; de los viejos módems por línea telefónica hemos pasado a la banda ancha como conexión a Internet de calidad, proporcionando acceso a multimedia y a altas velocidades impensables en nuestro país hace pocos años. Los imparables adelantos hacían presagiar un nuevo salto al futuro, mejor, más fiable, rápido y barato, todos soñábamos con conexiones por satélite o fibra óptica hasta el domicilio. Estas tecnologías ya existen y son aplicables si lo que se busca es una mejora de la conexión a la red. Sin embargo, todos sabemos que son excesivamente caras. En los últimos meses, una tecnología ya probada hace tiempo ha sido sacada al tablero de juego de la banda ancha, esta tecnología es PLC. PLC ofrece llevar Internet a alta velocidad a donde llega la luz eléctrica (prácticamente a todas partes) sin necesidad de crear nuevas redes y con gran comodidad para el usuario, que sólo tiene que enchufar su PC. Por tanto, PLC parte con incuestionables ventajas sobre otras tecnologías de acceso a Internet tales como velocidades de transmisión de hasta 200 Mbps en el tramo final que posibilitan la comercialización de servicios que necesitan gran ancho de banda y llevar a los hogares 10 ó 12 Mbps algo a lo que difícilmente puede llegar el ADSL, no precisa obras ni cableado adicional y el proceso de instalación es rápido y sencillo para el cliente final, lo que facilita la oferta de servicios competitivos en calidad y precio, el contacto de luz es la toma única para la alimentación, voz y datos. El ADSL es el estándar dominante y puede que lo sea durante un tiempo, pero desde luego no será para siempre, porque tiene muchas limitaciones. En un futuro próximo, la evolución de la tecnología PLC ofrecerá un mayor ancho de banda y una reducción del tamaño de los equipos, así como la integración de tarjetas PLC en los ordenadores, aprovechando así el cable de la fuente de alimentación de los mismos para la conexión a la red de datos. También es previsible la integración de tecnologías PLC e inalámbricas en redes mixtas, con dispositivos híbridos PLC-WiFi.

C


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ACRONIMOS

ADSL son las siglas de Línea de Abonado Digital Asimétrica o Asymmetric Digital Subscriber Line. Consiste en una línea digital de alta velocidad, apoyada en el par trenzado de cobre que lleva la línea telefónica convencional o línea de abonado. Es una tecnología de acceso a Internet de banda ancha, lo que implica capacidad para transmitir más datos, lo que, a su vez, se traduce en mayor velocidad. Esto se consigue mediante la utilización de una banda de frecuencias más alta que la utilizada en las conversaciones telefónicas convencionales (300-3.400 Hz) por lo que, para disponer de ADSL, es necesaria la instalación de un filtro (llamado splitter o discriminador) que se encarga de separar la señal telefónica convencional de la que usaremos para conectarnos con ADSL. Esta tecnología se denomina asimétrica debido a que la velocidad de descarga (desde la Red hasta el usuario) y de subida de datos (en sentido inverso) no coinciden. Normalmente, la velocidad de descarga es mayor que la de subida. En una línea ADSL se establecen tres canales de comunicación, que son el de envío de datos, el de recepción de datos y el de servicio telefónico normal. ADSL2 y ADSL2+ son unas tecnologías preparadas para ofrecer tasas de transferencia sensiblemente mayores que las proporcionadas por el ADSL convencional, haciendo uso de la misma infraestructura telefónica basada en cables de cobre. ARPA de las siglas Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados o Advanced Research Projects Agency. ACKs Tramas de control reconocimientos. BIGFON Red Urbana Integrada de Telecomunicaciones en Banda Ancha por Fibra Óptica. BSS Conjunto básico de servicios o Within a Core set of Services. Backbone o Espina Dorsal de comunicaciones. CCITT de las siglas Comité Consultivo Internacional Telegráfico y Telefónico o Consultative Committee for International Telegraphy and Telephonyis o CDMA Acceso multiple por división de código o Code Division Multiple Access.

A


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COFDM de las siglas Codificación de Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales o Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing, es el sistema de modulación usado en el DAB y en los sistemas de televisión digital. A diferencia de otros sistemas que modulan en una sola frecuencia portadora con una tasa muy alta de símbolos, COFDM modula la información en muchas frecuencias portadoras, donde cada una lleva una tasa de símbolos muy baja. En redes de ordenadores inalámbricas y en los enlaces tipo DSL se emplea de forma similar modulación OFDM o DMT. CDPD (Celullar Digital Packet Data) CFRate Tasa de Periodos de Contienda. CW Ventana de Contienda CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Advoidance). CTS Clear to Send o Borrar Enviar a.

Checksum: Suma de verificación es una forma de control de redundancia, una medida muy simple para proteger la integridad de datos, verificando que no hayan sido corrompidos.

DSSS de las siglas Espectro Ensanchado por Secuencia Directa o Direct Sequence Spread Spectrum, también conocido en comunicaciones móviles como DS-CDMA Acceso Múltiple por División de Código en Secuencia Directa. DSSS Espectro Ensanchado por Secuencia Directa. DSL Digital Subscriber Line o línea de abonado digital o XDSL.

DBPSK: La modulación por desplazamiento diferencial de fase (DPSK, que viene de differential phase shift keying), es una alternativa para la modulación digital, donde la información binaria de la entrada esta compuesta en la diferencia entre las fases de dos elementos sucesivos de señalización, y no en la fase absoluta.

Ethernet es el nombre de una tecnología de redes de computadoras de área local (LANs) basada en tramas de datos. ETSI de las siglas Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones o European Telecommunications Standards Institute. FHSS Espectro Ensanchado por Salto en Frecuencia.


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FTP Protocolo de transferencia de archivos. FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum, es una técnica de modulación en frecuencia de espectro ensanchado. Filtro: Es un elemento que discrimina una determinada frecuencia o gama de frecuencias de una señal eléctrica que pasa a través de él, pudiendo modificar tanto su amplitud como su fase. HDSL es el acrónimo de High bit rate Digital Subscriber Line o Línea de abonado digital de alta velocidad binaria. Ésta es una más de las tecnologías de la familia DSL, las cuales han permitido la utilización del clásico bucle de abonado telefónico, constituido por el par simétrico de cobre, para operar con tráfico de datos en forma digital. ISOC Sociedad Internet o Internet Society. IFS Espaciado entre tramas IBFN Red de Telecomunicaciones Integrada en Banda Ancha. Indoor PLC o PLC en el interior. Impedancia: Es la propiedad que tiene un componente para limitar el paso de la corriente a través de un circuito. ISDN Digital Subscriber Line, proporciona la tecnología DSL sobre líneas ISDN, o dicho de otro modo, ofrece un servicio básico de RDSI utilizando la tecnología DSL. Los circuitos de IDSL llevan los datos (no voz).

IEEE: corresponde al acrónimo The Institute of Electrical and Electronics Engineers, el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, una asociación técnico-profesional mundial dedicada a la estandarización, entre otras cosas. Es la mayor asociación internacional sin fines de lucro formada por profesionales de las nuevas tecnologías, como ingenieros eléctricos, ingenieros en electrónica, científicos de la computación, ingenieros en informática e ingenieros en telecomunicación.

LAN Red de área local. Línea digital de abonado de un solo par de alta velocidad o Single-pair High-speed Digital Subscriber Line (SHDSL), ha sido desarrollada como resultado de la unión de las diferentes tecnologías DSL de conexión simétrica como son: HDSL


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SDSL HDSL-2

MAC de las siglas Dirección de Control de Acceso al Medio o Media Access Control, es un identificador de 48 bits que corresponde de forma única a una tarjeta o interfaz de red. Es individual, cada dispositivo tiene su propia dirección MAC determinada y configurada por el IEEE (los últimos 24 bits) y el fabricante (los primeros 24 bits) utilizando el OUI.

Modulación por Multitono Discreto o Discreet multitone Modulation DMT Monomodo: Modo de propagación único. MPDUs: Unidades de datos MAC. MIB de las siglas Base de Información de Gestión o Management Information Base. Modulación DBPSK, Differential Binary Phase Shift Keying con velocida de de transferencia de 1Mbps. Modulación DQPSK, Differential Quadrature Phase Shift Keying proporcionando una velocidad de transferencia de 2 Mbps. Modulación en frecuencia FSK, Frequency Shift Keying, con una velocidad de transferencia de 1Mbps ampliable a 2Mbps. NAV Red de asignación de vectores Network Allocation Vector. Order u Orden Outdoor PLC o PLC en el exterior.

OFDM: Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales, en inglés Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), también llamada modulación por multitono discreto, en inglés Discreet Multitone Modulation (DMT), es una modulación que consiste en enviar la información modulando en QAM o en PSK un conjunto de portadoras de diferentes frecuencias.

OUI: Es un acrónimo del inglés Organizationally Unique Identifier (Identificador Único Organizadamente) y hace referencia a un número de 24 bits comprado a la Autoridad de Registro del Instituto de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de los EE.UU (IEEE). Este identificador único, identifica a cada empresa u organización (llamados asignados) a nivel mundial y reserva un bloque en cada posible identificador derivado (como las direcciones MAC, direcciones de grupos, identificadores para el Protocolo de acceso a subredes, etc.) para el uso exclusivo del asignado.


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PDAs o asistentes digitales personales. Protocolo PLCP Procedimiento de convergencia de capa física o Procedure of physical layer convergence. PMD del acrónimo ingles Físico Dependiente del Medio o Physical Media Dependent. PC Point Control o punto de control. PCF Función de coordinación puntual. Power Management o Administración de energía PS-STAs Power Save Station o Estación de ahorro de energía.

PBX de las siglas en inglés de Prívate Branch Exchange y Prívate Automatic Branch Exchange para PABX, cuya traducción al español sería Central secundaria privada automática, que es cualquier central telefónica conectada directamente a la red pública de teléfono por medio de líneas troncales para gestionar, además de las llamadas internas, las entrantes y/o salientes con autonomía sobre cualquier otra central telefónica.

PSK: La modulación por desplazamiento de fase o PSK (Phase Shift Keying) es una forma de modulación angular consistente en hacer variar la fase de la portadora entre un número de valores discretos. La diferencia con la modulación de fase convencional (PM) es que mientras en ésta la variación de fase es continua, en función de la señal moduladora, en la PSK la señal moduladora es una señal digital y, por tanto, con un número de estados limitado.

QoS: Calidad de Servicio (Quality of Service, en inglés) son las tecnologías que garantizan la transmisión de cierta cantidad de datos en un tiempo dado (throughput).

QAM: La modulación de amplitud en cuadratura, en inglés Quadrature Amplitude Modulation (QAM), es una modulación digital avanzada que transporta datos cambiando la amplitud de dos ondas portadoras. Estas dos ondas, generalmente sinusoidales, están desfasadas entre si 90° en la cual una onda es la portadora y la otra es la señal de datos. Se utiliza para la transmisión de datos a alta velocidad por canales con ancho de banda restringido.

Retry o Reintentar RTS Enviar Solicitud a, o lo que es Request to Send.


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RDSI Red Digital de Servicios Integrados. RTC Red Telefónica Conmutada. RTB Servicio Tradicional Telefónico RDSI Red Digital de Servicios Integrados. Slot Time Ranuras temporales. Sistema Global para las Comunicaciones Móviles o Global System for Mobile Communications, anteriormente conocida como Grupo Especial Móvil "Grupo Special Mobile (GSM)" es un estándar mundial para teléfonos móviles digitales. Splitter o Separador. SDSL Symmetric Digital Subscriber Line; La tecnología SDSL es una variante de la DSL y se trata de una línea simétrica permanente con velocidades de 400 Kbps, 800 Kbps, 1.200 Kbps y 2.048 Kbps También Conocido Como: Línea Simétrica Del Suscriptor Digital, Dsl Single-line TDMA Acceso múltiple por división de tiempo o Time División Múltiple Access. TCP/IP Transmission Control Protocol / Internet Protocol. Tramas de control para multiacceso (RTS) y Tramas de control libres de contienda (CTS). Type/Subtype o Tipo/subtipoç. TSF Función de Sincronización UIT Unión Internacional de Telecomunicaciones. VDSL2 Very High Bit Rate Digital Subscriber Line 2 o Línea digital de abonado de muy alta tasa de transferencia, que aprovecha la actual infraestructura telefónica de pares de cobre WAN Wide Área Networ o Rede de Área Amplia. WAP Protocolo de acceso inalámbrico Wireless Access Protocol. WML (Wireless Markup Language)

WLAN: Por sus siglas en ingles Wireless Local Area Network Red de Área Local Inalámbrica.


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WECA, Wireless Ethernet Compatibility Alliance, o Alianza para la compatibilidad de tecnologías inalámbricas por Ethernet. XDSL es un grupo de tecnologías de comunicación que permite transportar información multimedia a mayores velocidades, que las que se obtienen actualmente vía modem, simplemente utilizando las líneas telefónicas convencionales.


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REFERENCIAS Estándares IEEE http://standards.ieee.org/db + IEEE802.11 Wireless LAN Medium Access (MAC) and Physical Layer (PHY) + IEEE802.11b Higher-Speed Physical Layer Extension in the 2.4GHz Band Sistemas de Comunicación 1 Wireless LAN. Javier Cañas. Universidad Técnica Federico Santa María. (Presentación en diapositivas) Wireless LAN: Redes inalámbricas por Fernando Plaza Mesas http://www.arturosoria.com/ Estudio del rendimiento del algoritmo CSMA/CA IEEE802.11 con diferentes niveles físicos. Miquel Oliver Riera, Ana Escudero Quesada. Grupo de comunicaciones móviles y banda amplia Redes de Área Local Inalámbricas según el estándar IEEE802.11. Miquel Oliver, Ana Escudero. http://es.wikipedia.org/wiki/Power_Line_Communications http://www.noticias3d.com/articulo.asp?idarticulo=261&pag=1 http://www.enterate.unam.mx/Articulos/2005/marzo/plc.htm http://www.maxitrucos.com/articulos/montse/plc_datos_sobre_red_electrica.htm http://www.cinit.org.mx/articulo.php?idArticulo=33 http://www.hispazone.com/conttuto.asp?IdTutorial=95 http://red.com.mx/index.php?page/Mxico_listo_para_la_convergencia_ http://www.elmundo.es/navegante/graficos/ http://www.consumer.es/web/es/tecnologia/internet/2005/07/21/143900.php http://usuarios.lycos.es/urde_estella/URE/2004/jorplc/ureplcdoc.htm http://www.ure.es/plcure/

R


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http://www.consumer.es/accesible/es/tecnologia/internet/2005/07/21/143900.php http://www.ure.es/plcure/modules.php?name=enlacesplc&file=opcion1 http://www.alambre.info/2003/11/03/internet-por-el-cable-de-la-luz/ http://www.ds2.es/ http://www.ds2.es http://www.ilevo.com/ http://www.itrancomm.com/ http://www.endesa.es/ http://www.iberdrola.es/ovc/plc/index.html http://www.alambre.info/foro. http://www.bandaancha.st/documentos.php?docid=28 http://www.encarta.msn.es http://usuarios.lycos.es/Fibra_Optica/comparacion.htm http://www.mtc.gob.pe/portal/comunicacion/politicas/eventos/milla/exposiciones/PLC2.pdf http://www.emb.cl/electroindustria/articulo.mv?xid=392&rank=1 http://www.informandote.com/jtatip03/articulos/ponencia5.pdf http://www.laflecha.net/canales/wireless/200402161/ http://www.plc4ever.com/media/seccions/soft/Milenio-PLC.pdf http://redalyc.uaemex.mx/redalyc/pdf/133/13314202.pdf http://sme.org.mx/revistalux/lux544/laboral_sind/544_70a75.htm http://red.com.mx/index.php?page/Mxico_listo_para_la_convergencia_ http://www.eluniversal.com.mx/notas/vi_387077.html


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ANEXO

Autorizan a CFE dar servicios de telefonía e Internet Fernando Pedrero El Universal Ciudad de México Viernes 10 de noviembre de 2006

Señala el titular de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes, Pedro Cerisola que la Comisión Federal de Electricidad no podrá ser competidor directo pero sí beneficiará a la competencia

La Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT) entregó a la Comisión Federal de Electricidad (CFE) el título de concesión con una vigencia por hasta 15 años.

"La paraestatal no pretende llegar al usuario final; la CFE no podrá ser un competidor directo, pero sí beneficiará a la competencia y abatirá costos a nuevos concesionarios que quieran ampliar su presencia", aclaró Pedro Cerisola, titular de la SCT.

Explicó que la CFE podrá arrendar su red interestatal de telecomunicaciones a otras empresas oferentes de servicios de telefonía, Internet e incluso televisión por cable.

Entrevistado por separado, Gerardo González Abarca, comisionado de la Comisión Federal de Telecomunicaciones (Cofetel), quien impulsó esta iniciativa, afirmó que actualmente la CFE cuenta con una red que se extiende por más de 20 mil kilómetros, de los cuales 11 mil 659 kilómetros están ya habilitados para ser arrendados a otros concesionarios de servicios de telecomunicaciones, quienes podrán expandir sus servicios a toda la República Mexicana a través de la capacidad ociosa de más de 75% que tiene en su red la CFE.

Estimó que ante esta nueva alternativa que se abre a los servicios que hoy en día ofrecen empresas como Teléfonos de México, los costos de arrendamiento de la capacidad de la red de transporte se reducirían en alrededor de 30%, "ya que a mayor oferta menor es el costo".

A


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Sin embargo, antes de que la CFE pueda ofrecer sus servicios como "carrier de carriers", ésta deberá cubrir ciertos requisitos, entre los que se encuentran la aplicación de una separación contable, para evitar subsidios cruzados y precios “dumping”, ofrecer la misma capacidad a las empresas usuarias que así la requieran sin discriminación y alcanzar niveles de calidad bajo estándares internacionales.

“Al ser una operación distinta a la naturaleza propia de la CFE, deberá mantener la operación de esta concesión como si fuera una empresa virtualmente distinta, y establecer claramente sus costos y sus gastos de operación para saber sobre qué bases hacer los cargos a los usuarios de la red”, estableció Cerisola.

Por su parte, Alfredo Elías Ayub, titular de la CFE, explicó que el organismo invirtió 120 millones de dólares para instalar su red de fibra óptica para su propia operación, a fin de controlar el sistema eléctrico, pero ante la evolución de la tecnología y la posibilidad de compresión digital, la red cuenta con una capacidad ociosa de más de 75%, la cual podrá arrendar a otros usuarios de la red de telecomunicaciones.

Ambos funcionarios manifestaron desconocer cuáles serán las tarifas que ofrecerá la CFE a las empresas de telecomunicaciones. “Las tarifas son tarifas del mercado que en su momento serán registradas ante la Cofetel”, subrayó Elías Ayub.

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