Multiplexación y conmutación en redes de acceso de banda ancha

MULTIPLEXACIÓN Y CONMUTACIÓN EN REDES DE ACCESO BA

1.      INTRODUCCIÓN

La tecnología de acceso que ofrece servicios de banda ancha se clasifica en 3 grupos según el modelo de acceso:

-          Acceso cableado: La ubicación del usuario es limitada a una zona fija ya que su conexión requiere un cable hasta el terminal del usuario.

Se usan en diferentes tecnologías orientadas al ámbito doméstico:  

§  xDSL: par de cobre

§  Cable o HFC, Fibra óptica: soluciones hibridas de fibra y coaxial

-          Acceso inalámbrico: Permite al usuario movilidad limitada, siempre y cuando esté a una distancia que no supere el alcance del punto de acceso, debido a que se produce de forma inalámbrica mediante de ondas electromagnéticas. Se usan tecnologías como: Wi-Fi, WiMAX, Satélite.

-          Acceso móvil: Permite plena movilidad al usuario ya que no requiere cable. Para que esto se haga posible se consigue mediante una red de múltiples puntos de acceso inalámbrico, así el usuario tendrá cobertura en una amplia zona. Se usan tecnologías como: UMT 3G, LTE 4G, Redes móviles ultrarrápidas 5G. [1]

2.      Wi-Fi

Wireless Fidelity. Es una tecnología inalámbrica de red WAN de las más populares y usadas en redes domésticas, ya que sustituye la tecnología de acceso por cable. Con su fácil instalación y funcionamiento permite la comunicación entre dispositivo de forma inalámbrica a través de onda electromagnéticas.

El alcance ronda los 30 metros en interiores y 100 metros en exteriores y la velocidad máxima depende de la versión del estándar IEEE 802.11.

-          IEEE 802.11b: 11 Mbps.

-          IEEE 802.11g: 54 Mbps.

-          IEEE 802.11n: 150Mbps

-          IEEE 802.11ac: 800Mbps.

Ambos parámetros citados pueden ser alterados según el número de usuarios conectados al mismo punto de acceso, los obstáculos entre usuario y dicho punto de acceso y otros factores. [2]

2.1.           Técnica de multiplexación

Multiplexación por división de frecuencia (FDM): Fragmenta mediante filtros el espectro de frecuencias del canal de transmisión y desplaza la señal dentro del margen del espectro a través de modulaciones. Usada en múltiples protocolos de comunicaciones, tanto digitales como analógicos, principalmente en radiofrecuencia y entre ellos en redes móviles GSM. [11]

Multiplexación por división de código (CDMA): Basado en la tecnología de espectro expandido y un esquema espacial de codificación.

En este esquema a cada transmisor se le asigna un código único, el receptor recibe las señales emitidas por todos los transmisores al mismo tiempo y selecciona la señal que le interese gracias al esquema de codificación.

La señal es emitida con un gran ancho de banda, mucho mayor que el usado por los datos que se van a transmitir. [10]

La división de código citada se divide en dos categorías básicas:

§  CDMA síncrono.

§  CDMA asíncrono.

2.2.           Técnicas de conmutación

Se realiza mediante conmutación de paquetes, ya que actúa igual que un conmutador, como almacenamiento y reenvío.

Este método de conexión entre origen y destino, a través de una red digital, agrupa los datos transmitidos en fragmentos más pequeños denominados paquetes compuestos por un encabezado y una carga útil. La cabecera se usa para encaminar el paquete al destino y posteriormente se extrae la carga para ser usada por el software. [5]

3.      LTE (4G)

Long Term Evolution. Supone una mejora de la tecnología UMTS (3G), que introduce grandes mejoras en conexión de datos y eficiencia de transmisión, lo cual es una gran ventaja en cuanto a descarga de datos y menores costes de operación se refiere.

La velocidad presenta las características para ser la denominada 4G. Su velocidad de descarga es de 300Mbps, velocidad teórica es de 1Gbps en usuarios con ubicación fija y para usuarios con movilidad de 100Mbps.

Siempre teniendo en cuenta que la capacidad de ancho de banda es compartida por todos los usuarios que estén conectados a la misma estación base a la vez, lo cual se verá afectada la calidad de la conexión.[3]

3.1.           Técnica de multiplexación

Mejora y proporciona flexibilidad del uso del espectro mediante FDD y TDD, haciendo una gestión eficiente para su inclusión en servicios unicast y broadcast.[6]

Duplexación por división de frecuencia (FDD): La emisión y recepción de datos se realizan a la vez sobre dos bandas de frecuencia diferente.

Permite recibir y enviar a la vez frente a otras técnicas. Cuanto más simétrico es, mayor ventajoso es, [7] ya que permitirá un rendimiento y latencia muy baja.

Duplexación por división de tiempo (TDD): La transmisión de datos, no se realiza a la vez, es realizada en dos dirección, con el objetivo de dividir la señal de ida y vuelta entre la estación base y el terminal.

El tiempo que transcurre para realizar la operación se divide en ranuras de tiempo [8]

3.2.           Técnicas de conmutación

La técnica usada se basa en:

§  Conmutación de circuitos para voz: Conocido por ser un circuito dedicado por llamada (red telefónica). A diferencia de las funciones de conmutación de paquetes, este tipo realiza un canal de comunicaciones entre dos estaciones, que implica 3 fases: el establecimiento del circuito, transferencia de datos y desconexión de dicho circuito.

Como dicho circuito es fijo, no se pierde tiempo en dirigir la información.[6]

La división del ancho de banda del enlace en partes se realiza mediante los métodos de multiplexación estudiados. [9]

§  Conmutación de paquetes IP para datos: como se ha comentado antes permite el almacenamiento y reenvío, dividiendo la información en paquetes, por tanto, es la conmutación adecuada para la transmisión de datos.

4.      BIBLIOGRAFÍA

[1] Ministerio de Asuntos Económicos y Transformación Digital. “Banda Ancha. Tecnologías de acceso”. Extraído de: https://avancedigital.gob.es/banda-ancha/tecnologias/Paginas/tecnologias-acceso.aspx

[2] Ministerio de Asuntos Económicos y Transformación Digital. “Wi-Fi”. Extraído de: https://avancedigital.gob.es/banda-ancha/tecnologias/inalambrico/Paginas/Wi-Fi.aspx

[3] Ministerio de Asuntos Económicos y Transformación Digital. “LTE (4G)”. Extraído de: https://avancedigital.gob.es/banda-ancha/tecnologias/movil/Paginas/LTE.aspx

[4] “El espectro y la multiplexación en LTE”. 22 de Septiembre de 2016. Extraído de: https://www.telecomsharing.com/es/biblioteca/lte-4g/item/34-el-espectro-y-la-multiplexion-en-lte

[5] “Conmutación de paquetes”. Extraído de: https://es.wikipedia.org/wiki/Conmutaci%C3%B3n_de_paquetes

[6] “LTE telecomunicaciones”. Extraído de: https://es.wikipedia.org/wiki/LTE_(telecomunicaciones)

[7] “Duplexación por división de frecuencia”. Extraído de: https://es.wikipedia.org/wiki/Duplexaci%C3%B3n_por_divisi%C3%B3n_de_frecuencia

[8] “TDD telecomunicación”. Extraído de: https://es.wikipedia.org/wiki/TDD_(telecomunicaci%C3%B3n)

[9] Universidad de Sevilla. “Redes de computadoras”. Extraído de: https://www.dte.us.es/docencia/etsii/gii-ic/redes-de-computadores/temas/tema1

[10] Universidad Politécnica de Madrid. “CDMA”. Extraído de: https://www.etsist.upm.es/estaticos/ingeniatic/index.php/tecnologias/item/399-cdma.html

[11] “Multiplexación por división de frecuencia”. 12 de Abril de 2014. Extraído de: https://es.slideshare.net/starlingjavierc/multiplexacin-por-divisin-de-frecuencia-fdm-33437201