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4. CAPÍTULO IV: ALTERNATIVAS DE COMUNICACIÓN
4.1. ENTORNO DE ZONAS RURALES
Las zonas rurales y urbanas marginales en nuestro país se distinguen por su baja
densidad poblacional, falta de servicios básicos, difícil acceso vial por sus
condiciones geográficas, bajos recursos económicos y poca preparación profesional.
La ausencia de servicios de telecomunicación en estas regiones hace menos llevadera
la vida de sus habitantes, dificulta el control del orden público, al tiempo que
minimiza la obligación por parte de los gobernantes, lo cual no permite el desarrollo
de estos pueblos.
En áreas rurales de baja densidad poblacional la sostenibilidad de opciones privadas
es difícil de lograr. Por el lado de la demanda los desafíos son la baja densidad
poblacional lo que combinado con la escasa capacidad económica de la población
rural limita el tamaño del mercado. Por el lado de la oferta, el principal obstáculo es
el alto costo de conectividad.
4.2. MODELO DE COMUNICACIÓN PROPUESTO
En Ecuador contamos con diversidad de suelos y alturas de terreno, debido a la
presencia de la cordillera de los Andes, lo que plantea una gran diferencia entre las
zonas rurales de región costa, sierra y oriente. Por lo que se puede clasificar estas
regiones por las características de sus terrenos que son:
Tipo A: Terrenos montañosos con moderado-alta densidad de árboles.
Tipo B: Intermedias condiciones de pérdidas de camino.
Tipo C: Terreno mayormente plano con poca densidad de árboles.
Estas características influyen en la aplicación de la operación de los sistemas,
limitando sus velocidades y coberturas que se pueden presentar a continuación:
Ambiente Cobertura de celda Máxima tasa de salida
Suburbano tipo A (NLOS) 0,7Km 11,6 Mb/s en canal de 7 MHz
Suburbano tipo B (NLOS) 1,2Km 11,6 Mb/s en canal de 7 MHz
Suburbano tipo C (NLOS) 1,7Km 11,6 Mb/s en canal de 7 MHz
Suburbano OLOS 4,7Km 11,6 Mb/s en canal de 7 MHz
LOS 10Km 11,6 Mb/s en canal de 7 MHz
Tabla 3: Rendimiento de sistemas inalámbricos en diferentes zonas geográficas, ESPOL, 2005
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Las firmas fabricantes que componen el foro WIMAX, a más de establecer los
estándares necesarios para su funcionamiento, presentan alternativas técnicas de esta
tecnología para cubrir necesidades en hogares, centros comunales, educativos con
equipos de bajo costo, lo que permitirá acceso de banda ancha a zonas remotas como
son las zonas rurales compuestas por lugares separados entre sí por varios kilómetros
y a los cuales sería difícil o costoso, conectarlos con tecnología alambradas.
En el caso de zonas remotas se integrarían los servicios existentes con los emergentes.
Se ofrecen dos métodos de distribución: punto a punto y punto a multipunto. La
conectividad punto a punto generalmente resuelve el problema de conectar un punto
de acceso a un uplink backbone de línea fija (fibra óptica, radio SDH/PDH, xDSL,
Cable, etc), pero puede ser usada repetidamente para ampliar el alcance de un uplink
a un área remota, que puede ser el punto rural o estación base. Este enlace es el
crítico por la larga distancia existente entre un punto rural y el lugar de servicio ya
existente
Por el contrario, las conexiones punto a multipunto se usan generalmente para
ofrecer una “nube” de conectividad que puede ser utilizada simultáneamente por
varios aparatos, desde los portátiles hasta los equipos digitales personales, que en
WIMAX es para un radio de siete millas desde el punto de acceso. Estas distancias
pueden verse limitadas por la topografía local, las condiciones climáticas y otros
tipos de obstáculos.
Obviamente, las redes inalámbricas funcionan bien cuando los aparatos que se
comunican entre sí gozan de una línea de vista directa, aunque los nuevos estándares
IEEE sean creados también para enfrentar situaciones sin línea de vista, para el
sector costero, el terreno tipo C y B aplican en la mayoría de los casos, obteniendo
mejores niveles en la etapa de recepción.
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Gráfico 13: Modelo de Acceso para áreas suburbanas y rurales, BID, 2005
Este modelo muestra que están disponibles las infraestructuras de la red de retroceso
(cable o fibra instaladas en las ciudades), para brindar acceso a con rapidez a las
zonas suburbanas simplemente usando un transmisor inalámbrico punto a multipunto
hasta siete millas, utilizando WIMAX. El mismo uplink puede ser enviado por un
transmisor punto a punto a un área rural de hasta 30millas.
Gráfico 14: Modelo de Acceso para áreas rurales remotas, BID, 2005
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En las áreas rurales el acceso puede ser suministrado por un VSAT.
Esta conexión uplink puede dotar a un telecentro local de acceso y a través de un
transmisor punto a punto esa conexión puede ser compartida con otros aparatos
inalámbricos. La misma conexión puede ser compartida con un área rural limítrofe a
través de una conexión punto a punto bajo mismo estándar WIMAX.
Puede alcanzar una distancia de hasta 30millas desde el transmisor (o más usando
repetidores) lo cual es muy importante para la vialidad económica. Utilizando
transmisores punto a multipunto se puede dotar de acceso a los telecentros rurales.
En zonas con mayor densidad poblacional se puede integrar WIMAX con WIFI para
brindar los servicios.
4.3. SOLUCIONES COMERCIALES QUE OFRECEN FABRICANTES
La arquitectura básica de WIMAX se compone de elementos que funcionen para una
red inalámbrica normal, pero con modos de operación y rangos de cobertura distintas.
Gráfico 15: Arquitectura básica WIMAX, SR TELECOM, 2004
Se analizarán las posibles soluciones de dos fabricantes que son reconocidos a nivel
mundial por presentar sus opciones desde el lanzamiento de esta tecnología tal como
ALVARION que forma parte del foro WIMAX con su producto BreezeMAX, que de
acuerdo con un reciente informe de la consultora independiente Sky Light Research,
líder en estudio del mercado de banda ancha, el 81% de los despliegues efectuados
durante 2005 de tecnología WIMAX a nivel mundial, han sido realizados con
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tecnologías de este fabricante, que es uno de los principales creadores de soluciones
de banda ancha inalámbrica y especializado en redes móviles; SR TELECOM con
sus productos SYMMETRY ONE y SYMMETRY MXe; que tiene representaciones
en más de 120 países.
Analizaremos los componentes de sus redes, configuraciones y características
técnicas de los mismos.
4.3.1. ALVARION
Alvarion es una de las firmas que fundaron el foro WIMAX, se presenta en esta
tecnología con su producto BREEZEMAX, cuya arquitectura básica contempla las
siguientes características:
Implementación basada en estándar de foro WIMAX IEEE 802.16 y
especificación ETSI para HyperMAN de acceso inalámbrico.
Solución nomádica de fácil reconocimiento PLUG & PLAY, que no necesita
de usuarios avanzados.
Direccionamiento para múltiples mercados como residenciales, negocios,
hotspots, backhauls, aplicaciones de redes caseras.
Bajo costo para propietarios su crecimiento es escalable se basa en la
demanda.
Alta capacidad y throughput: Una estación base full duplex y una estación
base con funcionamiento multicanal soporta gran número de usuarios
brindando un enlace inalámbrico neto de 10Mbps para cada usuario.
Cobertura NLOS
Alta capacidad de QoS en servicios de datos, voz y video.
Tecnología de modulación adaptativa que maximiza el ancho de banda de
acuerdo a la distancia del punto remoto ajustando la modulación de acuerdo a
la calidad de la señal.
Soporta frecuencias desde los 3.3GHz a 3.8GHz.
4.3.1.1.ARQUITECTURA BÁSICA DE BREEZEMAX
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Gráfico 16: Arquitectura BreezeMAX, ALVARION, 2005
Este sistema esta impulsado por un chip INTEL de interfase de banda ancha
PRO/WIRELESS 5116 y entre los componentes que se utilizan tenemos los
siguientes:
4.3.1.1.1. EQUIPAMIENTO DE ESTACIÓN BASE
Se compone de las estaciones base BreezeMAX 3500 disponibles en configuración
de chasis de alta densidad o micro estación base.
Estación base de alta densidad: Es un equipo portador clase 8Uque
soporta 19 o 22 ranuras. El chasis contiene unidad procesadora de red,
módulo de unidades de múltiple acceso (mas de 6 por chasis),
módulos de energía y una auxiliar.
Gráfico 17: Estación de base de alta densidad, ALVARION, 2005
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Micro estación base: provee servicios de banda ancha a bajo costo en
zonas rurales de baja densidad, está compuesta de una sola unidad que
conecta a unidad OUTDOOR descritas anteriormente. La unidad
OUTDOOR soporta 19 o 22 ranuras con un interfase 10/100 Base T
Gráfico 18: Micro estación base, ALVARION, 2005
La diferencia entre el uso de una base micro o una de alta densidad radican en el
número de usuarios que se conectan a cada celda de estación base.
Gráfico 19: Estaciones base por densidad de usuarios, ALVARION, 2005
4.3.1.1.2. UNIDAD DE PROCESAMIENTO DE RED (NPU)
Es el núcleo de la estación base y sirve como unidad central de proceso, supervisa
todos los componentes de la estación base y unidades de usuarios conectadas a esta.
Sus funciones principales son: agregar tráfico de todos los accesos con un interfase
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100/1000 Base T desde y hacia el backbone, clasificación del tráfico y
establecimiento del inicio de conexión.
Gráfico 20: Unidad de procesamiento de red, ALVARION, 2005
4.3.1.1.3. UNIDAD DE ACCESO INDOOR/OUTDOOR
Estas unidades están contenidas en una unidad INDOOR (IDU) y en una unidad
OUTDOOR (ODU). IDU contiene un MODEM inalámbrico con especificaciones
IEEE 802.16/HiperMAN Mac y es responsable del establecimiento de la conexión y
manejo del ancho de banda, incluye dos canales PHY 3.5/1.75MHz de diversidad de
RF y redundancia de radio enlace.
Gráfico 21: Unidad IDU, ALVARION, 2005
ODU es una unidad de alta potencia multiportadora conectada a una
antena externa que brinda alta ganancia y robustez contra la
interferencia.
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Gráfico 22: Unidad ODU, ALVARION, 2005
4.3.1.1.4. GATEWAY DE ACCESO
Disponible en dos tamaños que ofrecen capacidades de 2 a12 E1’s y de 18 a 36 E1’s,
el gateway de acceso se monta sobre una ranura, permite servicios de telefonía de
calidad sobre IP, puede trabajar con ambas estaciones de alta densidad y micro.
Gráfico 23: GATEWAY de acceso, ALVARION, 2005
4.3.1.1.5. EQUIPOS TERMINALES DE BREEZEMAX
Esta plataforma provee algunos tipos de equipos terminales que permiten brindar
flexibilidad para una variedad de servicios para negocios y usuarios residenciales a
un bajo costo, estos equipos están impulsados por el chip de INTEL
PRO/WIRELESS 5116.
Gráfico 24: Equipos terminales, ALVARION, 2005
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El sistema BreezeMAX está capacitado para operar en diferentes entornos desde
áreas rurales de baja población hasta áreas urbanas de alta densidad brindando
servicios con tasas de datos encima de 10Mbps en un canal de 3,5MHz.
4.3.2. SR TELECOM
SR Telecomunicaciones es uno de los mayores fabricantes en fijar redes
inalámbricas de tecnología de acceso, que incluye equipos, planeación de redes,
entrenamiento, instalación, mantenimiento y proyecto de administración.
Ofrecen el más extenso conjunto de protocolos en fijación de acceso a productos de
redes inalámbricas que están designados a permitir a proveedores de servicio para
acelerar y facilitar el uso del grado de transportación de voz, y la velocidad alta de
acceso a Internet y aplicaciones de banda ancha.
Entre sus productos para WIMAX está SYMMETRY en su versión MXe, de la cual
analizaremos su configuración básica, entre sus especificaciones tenemos:
Estándar 802.16e-2005 (SOFDM 128, 512, 1024)
FDD, TDD
Valida para 1.5 GHz, 2.3GHz, 2.5 GHz, 3.5 GHz,
10.5 GHz frecuencias de banda fija, nómadas o despliegues móviles (depende
de su plataforma y banda).
1.75 MHz, 2.5 MHz, 3MHz, 3.5 MHz, 5 MHz, 5.5 MHz, 6 MHz, 7 MHz,
8.75 MHz y 10 MHz tamaños de canales (depende de su plataforma y banda)
Modulación adaptativa (64QAM, 16QAM, QPSK)
FEC (Forward Error Correction)(corrección de Errores hacia adelante):
código Reed-Solomon y código convolucional.
Subcanalización up de 32 subcanales
Polarización diversa para NLOS.
Sistema de Smart Antenna :
– Sistema de Antena Adaptativa (Beamforming and Optimum
Combining)
– Multiplexación Espacial.
– Tx diversidad de uso en transmisor STC (código Alamouti)
– Rx diversidad de uso en receptor MRC (Maximum Ratio Combining)
Uplink and downlink HARQ (Automatic Repeat reQuest) (petición
automática de repetición)
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CL-APC ( Closed Loop Automatic Power Control)(Lazo automático de
control de potencia)
WIMAX Standard Access Service Network-Gateway interface( Estandares
de Servicio de Acceso de interfaz Red-Puerta de entrada)
Hand off o traspaso soporta una latencia total baja
VLAN soporta: IEEE 802.1Q segmentación de red y trocalizados;
priorizando 802.1D (802.1p);Q-in-Q (a futuro)
Clasificación extensiva de paquetes y filtros para capas 2, 3 and 4
Dynamic Bandwidth Admission Control (control de admisión de ancho de
banda dinámico)
QOS flexible la cual soporta UGS, ErtPS, rtPS, nrtPS
Algoritmo avanzado con soporte de QOS.
Válido para CPEs de SymmetryMXe airlink:
o Terminal OUTDOOR, 100Base-T e Indoor VoIP/IP GW con 2 POTS
(aplicaciones físicas)
o Módulo de subscriptor móvil PCMCIA para pc portátil.
4.3.2.1.ARQUITECTURA BÁSICA DE SYMMETRY
Gráfico 25: Arquitectura SYMMETRY, SR TELECOM, 2005
La interfaz aérea OFDMA define el medio físico, los protocolos de transmisión, y los
parámetros para la comunicación entre la estación base y el CPE (Customer Premises
Equipment(Equipo Terminal de Cliente) sobre la banda de frecuencia asignada. La
tecnología OFDMA provee un enlace punto a multipunto para transportar tráfico de
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voz y datos. El tráfico de voz y datos comparten la misma interfaz aérea física. La
interfaz aérea OFDMA incorpora las siguientes tecnologías inalámbricas:
OFDMA para eficiencia espectral
Trayectoria sin línea de vista NLOS
Modulación adaptativa: modulación por desplazamiento de fase en cuadratura
(QPSK), 8QAM, 16QAM, 64QAM.
Trayecto de diversidad RF: entradas múltiples, salidas múltiples (MIMO).
Recurso inteligente de transferencia de enlaces.
Asignación dinámica de canal DCA.
4.3.2.1.1. ESTACIÓN BASE CBS5000
Comprende dos principales unidades, la unidad Indoor Unit(IDU) y la Wimax Broad
Band Radio Unit(WBRU) la cual es la típica instalación OUTDOOR en torres o
terrazas. La CBS500 IDU usa interfaces de fibra óptica para conectarse al WBRU
como al núcleo de la red. Estas conexiones juntas mejoran las vías de despliegue de
las estaciones base, permitiendo una mayor flexibilidad en la localización de los
enlaces de radio y las IDU al otro lado de la red.
Gráfico 26: Estación base CBS5000, SR TELECOM2005
Entre sus características tenemos:
Soporta conexiones aéreas de Symmetry MX y Symmetry MXe
Soporta de 1 a 3 sectores con diversidad
Compacta 1U de factor de forma
interfaces 100Base-T para VoIP y datos
interfaces 1000Base-T/1000Base
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4.3.2.1.2. UNIDADES DE SUBSCRIPTOR
Gráfico 27: Equipos terminales SYMMETRY MXe, SR TELECOM , 2005
SSU5000 WIMA X S u b s c r i b e r S t a t i o n.- El SSU5000 es un CPE
OUTDOOR que soporta una variedad de aplicaciones para pequeñas y medianas
empresas multidwelling y multitenant units( unidades multi residenciales)
(MDU/MTU) y usuarios residenciales.
Aplicaciones Típicas:
Servicios de Acceso a Internet.
Negocios de VoIP y IP PBX backhaul, IP VPN.
Servicios Multimedia, audio y vide, video conferencia.
Acceso de datos a red Publica y Privada.
Servicios de acceso VoIP residencial
Red WiFi backhaul
SSI5000 Sel f - Ins t al l Indoor WiMAX CPE.- Provee a los suscriptores un
servicio completo del espectro de WIMAX. El suscriptor tiene dentro de la red
WIMAX en su residencia el equipo SSI5000, un poderoso auto instalador dentro del
WIMAX CPE que provee accesos de voz fijos o nómadas (móviles), Internet y
servicio de conexiones avanzadas de multimedia.
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4.4. CONCLUSIONES
El proyecto para brindar servicio de telecomunicaciones en nuestras áreas rurales
debería tener entre otras características:
Una rápida implementación de la infraestructura.
Costo no muy elevado y rápida recuperación de la inversión.
Seguridades en envío/recepción de la información, así como una completa
disponibilidad del servicio.
Una amplia cobertura para estos sectores.
La capacidad de escalabilidad en caso de un aumento de la densidad de
usuarios.
WIMAX reúne entre otros; estos aspectos en su funcionamiento e implementación.
Al tratarse de una tecnología estandarizada cuyos componentes y características
provienen de un consorcio como es el foro WIMAX se espera que resulte totalmente
interoperable entre componentes de diferentes marcas comerciales.
Sus costos son bajos en relación a otros sistemas de telecomunicaciones y al ser de
características inalámbricas resulta una opción viable en zonas rurales de difícil
acceso donde se colocarían puntos remotos para esos servicios.
Esta tecnología presenta índices superiores de QoS lo que permite brindar voz, datos
y videos, estas posibilidades para el operador de la red representan mayores ingresos
en un mercado aún en crecimiento, con nuevos propuestas a precios asequibles puede
convertirse en un negocio sustentable.
En nuestro país se regula servicio no tecnología y por cuanto aún no se ha llegado a
una plena convergencia de estos mas aún se está analizando la desagregación de
última milla de abonado, las operadoras se ven limitadas en la implementación de
una red WIMAX, para brindar todas sus opciones deben obtener los títulos
habilitantes correspondientes: telefonía fija o móvil, servicios portadores y servicios
de valor agregado.
El marco regulatorio contempla la libre competencia pero la apertura del mercado de
telecomunicaciones provoca que las grandes empresas concentren sus acciones en
grandes zonas urbanas dejando desatendidas las zonas rurales acentuando aún mas su
lento desarrollo y crecimiento.
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Gráfico 28: Penetración de banda ancha en América latina, Pyramid Research Cintel , 2005
En caso de no tomarse nuevas medidas se estima que para el 2008 se tendrá solo una
penetración del 0,5% en tecnologías de banda ancha.
El desarrollo de las telecomunicaciones rurales favorece el Plan de Servicio
Universal, es decir la obligación de extender el acceso de un conjunto definido de
servicios de telecomunicaciones aprobados por el CONATEL a todos los habitantes
del territorio nacional sin perjuicio de su condición económica, social o su
localización geográfica a precio asequible y con la calidad debida.
Se creo el FODETEL para desarrollo de telecomunicaciones en zonas rurales y
marginales.
A partir del 2005 se incluyó en la Agenda de Conectividad propuesta hasta el 2010 el
impulso del desarrollo de banda ancha, a través de esta; la puesta en marcha de
planes y programas para atención de zonas rurales.
En fin se puede observar que WIMAX representa una excelente alternativa técnica
de telecomunicación para estas zonas, brindando en un solo enlace la capacidad de
varios servicios brindando la posibilidad de tecnología de punta que permite la
comunicación, educación y mejoramiento de vida en dichos sectores.
