INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIÓN Y CAPACITACIÓN EN TELECOMUNICACIONES

MSc. Ing. José Á. Díaz Zegarra

WIRELEES LOCAL LOOP - WLL

– Introducción. – Redes de Acceso y de transporte. FWA – Concepto de WLL – Arquitectura de WLL – Tipos de WLL – Aplicaciones de este sistema – Red urbana en Lima

Redes de Acceso y de transporte

Acces Network

Core Network

Data

Core Network

Voice

Other Telephone Networks

PSTN

Other Data NetworksInternet

Service NetworksContent

local loop

Wireless local loop

Conmutador de

ServiciosCPE

Infraestructura Local delProveedor de servicio

Serv

icio

s

Conmutador de

ServiciosCPE

Configuración de EquipoLado Cliente

Telcel 14-05-2001

FWAFix Wireless Access

FWCFix CDMA / GSM / TDMA

LMDSLocal Multipoint Dist Systems

MMDSMultichannel Multipoint Dist Service

BWABroadband Wireless Access

VSATVery Small Aperture Terminal

WLANWireless LAN

Wireless local loop

ISATInternet Satellite Access Terminal

WIRELESS LOCAL LOOP

Estación Base

Acceso del Usuario

Conmutador publico Usuarios

• Tecnologías por cable:– xDSL (ADSL, HDSL, SDSL, VDSL,…)– Cable-modem– PLC

• Tecnologías inalámbricas:– Radio móvil (GSM, GPRS, UMTS, HSPA, LTE)– Satélite– Sistemas punto-multipunto: (LMDS, MMDS, WiMAX)– WLAN: Wi-Fi– WPAN en redes mesh

Inter-Exchange Switch

Telephone

LAN

PBX, TV

WirelessLocal LoopOfferings(MMDS, LMDS)

Toll ConnectingTrunks

Inter-Exchange Switch

LocalControlOffice

Telephone

Wired Local Loop

Toll ConnectingTrunks

IntertollTrunks

Alternativas para acceso de Banda Ancha

Alternativas para acceso de Banda Ancha

Acceso Mixto (FTTC)

Cable ModemDelivering high-speed Internet services over cableTV systems (0.5-1Mbps)

A splitter splits the signal to TV outlets and the cable modemCable modem connects directly to the PC

WWAN<15 km

802.20 (proposed)

Tecnología inalámbrica

MAN<5 km70 Mbit/s

802.16a/e/m

WiMAXEstandard paraFixed broadbandWireless.

WLAN<100 m11-54 Mbit/s600 Mbps

802.11a/b, e, g, n, ac, ad

Wi-Fi®Incluye 802.11a/b/g.Productos deben serAprobados parainteroperabilidad por el Wi-Fi Alliance.

PAN<10 m~1 Mbit/s

802.15.1 (Bluetooth)

802.15.3 (UWB) *

802.15.4 (ZigBee)**

Broadband Wireless Technologies

Wide Area Network

Metropolitan Area Network

Local Area Network

Personal Area Network

FixedWIMAX

& 2G / 3G

MobileWIMAX

&3G Evol

Wi-FiWiMedia

&BT

Source: WiMAX Forum

Redes Conmutadas

Wireless Local LoopArquitectura de Red

Redes Paquetizadas

Redes Mixtas

Interfaces

Wireless Local Loop – Arquitectura de red

WLL - Redes Conmutadas

WM

FXS1 – 8 Ports

CodecVozLD-CELP

ADPCM

PCM

Servicios

VozFAX / POSInternet

VAV

BST

RF - Sector

InterfacesE1 / T1

Red de Transporte

Red de Transporte

WLE

InterfacesE1 / T1

InterfacesV5.x

LE

WM: Wireless ModemsWLE: Wireless Local ExchangeBST: Base StationLE: Local ExchangeAS: Access Servers

AS

AS

PSTN INTERNET

CPE CELL SITE

TRANSPORTE LOCAL EXCHANGE

WLL - Redes Paquetizadas

Interfaces

WM

FXS1 – 2 Ports

Ethernet1 Ports

CodecVozH.323

G.723

G.729

G.711

DATOS 10bT

Servicios

VozFAX

InternetVPN

BST

RF - Sector

ROUTERSSWITCH

InterfacesEthernet

Red de Transporte

Multi Servicio

MPLSATMFR

Red de Transporte

Multi Servicio

ROUTERSSWITCH

GW - VoIPGateKeeper

AAA

LE

V 5.XR2ISDN

ROUTERS

PSTN

INTERNET

CPE CELL SITE

TRANSPORTE LOCAL EXCHANGE

WM: Wireless ModemsWLE: Wireless Local ExchangeBST: Base StationLE: Local ExchangeAS: Access Servers

PDN

Wireless Local Loop – Arquitectura de red

WLL - Redes Mixtas

Interfaces

WM

FXS1 – 2 Ports

Ethernet1 Ports

CodecDATOS

10bT

Servicios

VozFAX

InternetVPN

CPE

VozLD-CELP

ADPCM

PCM

Serial

V.35

X.21

BST

RF - Sector

D V

InterfacesFR - E1 / D

E1 / V

WLE

D V

InterfacesV5.x

E1 / FR / Ether

ROUTERS

INTERNET

PDN

LE

PSTN

SW FR/ATM

Red de Transporte

Multi Servicio

Red de Transporte

Multi Servicio

CELL SITE

TRANSPORTE LOCAL EXCHANGE

WM: Wireless ModemsWLE: Wireless Local ExchangeBST: Base StationLE: Local ExchangeAS: Access Servers

Wireless Local Loop – Arquitectura de red

Redes Conmutadas

Wireless Local LoopArquitectura de Red

Redes Paquetizadas Redes MixtasVENTAJAS DESVENTAJAS

EXECELENTE CALIDAD DE VOZ

ANCHO DE BANDA LIMITADO PARA LOS SERV DE DATOS. 56 KBPS

FACIL INTEGRACION A LAS REDES DE COMNUTADAS EXISTENTES

ALTO IMPACTO ECONOMICO AL IMPLANTAR PLANES DE CONEXION A INTERNET ILIMITADO

VALORES AGREGADOS PARA EL SERVICIO DE VOZ

LIMITANTES EN EL NUMERO DE CPE POR RADIO BASE

CON FRECUENCIA USAN PROTOCOLOS V5.2 PARA MAYOR CONCENTRACION DE TRAFICO DE VOZ

VENTAJAS DESVENTAJAS

ANCHO DE BANDA POR SUSCRITOR SUPERIOR A LOS 3Mbs

CALIDAD DEL SERVICIO DE VOZ SUCEPTIBLE AL DELAY Y JITTER EN LA RED

MANEJO DEL ANCHO DE BANDA POR DEMANDA

EN ALGUNOS PRODUCTOS EL REUSO DE FRECUENCIA ES LIMITATIVA

USO DE PROTOCOLOS ESTANDARS TIPICAMENTE TCP/IP

SOPORTAN POCAS LLAMADAS DE VOZ SIMULTANEAS POR RADIO BASE

USO EFICIENTE DEL ESPECTRO RADIO ELECTRICO (b/Hz)

FACIL IMPLEMENTACION DE SERVICIOS PARA REDES VIRTUALES (INTRANET – EXTRANET)

VENTAJAS DESVENTAJAS

PROVEE INTERFACES SERIALES PARA SERVICIOS DE REDES PRIVADAS

FRECUENTEMENTE USAN EQUIPOS DE RADIOS DE SEGUNDA GENERACION

EXCELENTE CALIDAD DE VOZ

LIMITACIONES EN EL ANCHO DE BANDA PARA LOS SERVICIOS DE DATOS. TIPICAMENTE HASTA 512 KBPS

FACIL INTEGRACION A LAS REDES COMNUTADAS EXISTENTES

VALORES AGREGADOS PARA EL SERVICIO DE VOZ

Wireless Local Loop – Arquitectura de red

SERVICIO

S

VOZIN

TERNET

VPN

RESIDENCIAL

SOHO / PYME

CORPORATIVO

INTERNET

56 KBPS

512 KBPS

RESIDENCIAL

SOHO / PYME

CORPORATIVO

> 1024 K

BPS

VOZQoS

VAV

RESIDENCIAL

SOHO / PYME

CORPORATIVO

FAX /

POS

VPN INTRANET

EXTRANET

RESIDENCIAL

SOHO / PYME

CORPORATIVO

P TO P

Premisas Básicas para la Identificación de Servicos

Wireless Local Loop – Diseño

Metodo Cuantitativo para la selección de Soluciones de AccesoMetodo de Múltiples Decisiones Binarias (MBDM) - IEEE

Atributos a ser Considerados en la Matriz de Decisión: Seguridad en la Red (LE – CPE) [A] Costo de Inversión [B] Factibilidad de Implementación [C] Capacidad de Control – Management (TMN - SLA) [D] Impacto Sobre la Red Existente si la hubiere [E] Cantidad de Nuevos Equipos [F] Requerimientos de Espacios [G] Escalabilidad [H]

Matrices de Ponderación de Atributos: Clientes Corporativos [M-1] Clientes SOHO / PYME [M-2] Clientes Residenciales [M-3]

Matrices de Puntuación para la Arq. de Red WLL WLL - Conmutadas [R-1] WLL - Paquetizada [R-2] WLL - Mixta [R-3]

Wireless Local Loop – Diseño

M-3 A B C D H PUNTOS

PUNTOS

PUNTOS

PUNTOS

R1

R2

R3

M-2 A B C D H PUNTOS

PUNTOS

PUNTOS

PUNTOS

R1

R2

R3

H R1 R2 R3R1R2R3

C R1 R2 R3R1R2R3

B R1 R2 R3R1R2R3

M-3 A B CABC

M-2 A B CABC

M-1 A B CABC

A R1 R2 R3R1R2R3

PU

NTO

S

PU

NTO

S

M-1 A B C D H PUNTOS

PUNTOS

PUNTOS

PUNTOS

R1

R2

R3

Metodo Cuantitativo para la selección de Soluciones de AccesoMetodo de Múltiples Decisiones Binarias (MBDM) - IEEE

Características Tecnicas a Evaluar en una Red WLL

Radio Base – CPE:Interfaz Aerea - RF

Frecuencia de Operacion Tecnologia de Acceso Radios de Cobertura Tipo de Modulacion

Radio Base:Interfaz de Interconexion a la Red WAN

Int. Electricas Protocolos Señalizacion

Caracteristicas Generales Número de sectores Tipo de montaje Interconexión a IF / RF

Capacidad Ancho de Banda Uplink – Downlink (MHz) Throughput / Sector (bps) Rango de Operacion del Duplexer Máxima Capacidad de Usuarios de Voz Máxima Capacidad de Usuarios de Datos Cantidad y Dimensiones de los equipos

CPE – Suscriber Unit:Interfaces y Servicios

No. de POTS / FXS No. de Int. Ethernet No. y Tipo de Interfaces Seriales

Instalacion Tipo de Instalación y Fijación de antenas Interconexión a IF / RF Distancia del cable (SU – Antena) Battery Backup

Network ManagementTMN

Fault Management Performance Management Configuration Management Security Management

Protocolos para el DCN SNMP CORBA TL1

Local loop• En la telefonía, el lazo local es el eslabón físico o el

circuito que se une del punto de demarcación de los locales de cliente al borde del portador o la red del proveedor de servicio de telecomunicaciones.

• En el limite de la red del portador en PSTN tradicional (Red de Telefonía Pública Conmutada), el lazo local termina en un conmutador de circuito almacenado en un ILEC (el Portador Encargado de la conmutación local) y la Compañía (la Oficina Central).

La Ultima Milla

Local loop• Tradicionalmente, el lazo local era wireline desde el

cliente hacia la oficina central, expresamente en forma de un circuito eléctrico, aprovisionado como un par de cobre.

• Sin embargo, se pueden incluir un segmento de lazo digital o fibra (sistema de transmisión óptico) conocido como “lazo de fibra".

• voz y señalización usado en POTS tradicionales • Servicios Integrados Red Digital (ISDN) • las variantes de Línea de Suscriptor Digital (DSL)

El término " el lazo local " a veces es usado para " la última milla " la conexión al cliente, independientemente de la tecnología

wireless local loop

Bucle local inalámbrico (WLL), es un término para el uso de un enlace de comunicaciones inalámbricas "última milla o de la primera milla" de conexión, para la entrega servicio telefónico (POTS) y/o Internet de banda ancha de telecomunicaciones a los clientes. Existen diversos tipos de sistemas y tecnologías WLL. Otros términos para este tipo de acceso incluyen acceso inalámbrico de banda ancha (BWA)Los sistemas Wireless Local Loop (WLL), a veces llamados:

• Radio In The Loop (RITL)• Fixed-Radio Access (FRA) • bucle de abonado inalámbrico

utilizan tecnología sin cable unida a interfaces de línea y otra circuitería necesaria para completar la comunicación en la “última milla”. Estos sistemas permiten la conexión a las redes públicas telefónicas fijas mediante señales radioeléctricas en lugar de utilizar cables de cobre, tal y como se muestra en la figura siguiente.

Wireless Local Loop

Wireless Local Loop• Existen dos problemas básicos para proporcionar acceso a las redes para

usuarios fijos. • proviene de los antecedentes históricos en los que las compañías públicas o

privadas que proporcionaban servicios mediante sus propias redes en las que se incluye el bucle de abonado.

• Al producirse el proceso de liberalización, estos recursos quedaron asignados a las compañías existentes y por tanto las nuevas empresas han de utilizar el bucle de abonado de cobre pagando un canon, o tender una red propia

• En el primer caso se produce una distorsión del mercado que los legisladores de distintos países han regulado fijando un canon que permita la competencia.

• Sin embargo, muchas compañías son reticentes a utilizar recursos sobre los que no tienen un control total, y ello les impide obtener flexibilidad para optimizar su negocio

• En el segundo caso, tener una red propia basándose en la tecnología de cobre y proporcionando a todos los usuarios su par de cobre trenzado implica costos que no les permitirían competir con los operadores dominantes

Características básicas de estos sistemas WLL• Los sistemas de WLL permiten a los nuevos operadores

ofrecer a los usuarios el acceso a las redes de voz y datos con un costo en infraestructuras y despliegue mucho menor que utilizando redes cableadas.

• Además, la flexibilidad de los sistemas WLL permiten a los operadores que los servicios y los nuevos clientes puedan incorporarse mediante un despliegue escalado.

• Rapidez tanto en el despliegue de nuevas redes de acceso como en el aumento de la capacidad de redes ya existentes.

• Rapidez y facilidad para añadir nuevas líneas de abonado a servicios ya existentes.

• Capacidad para proporcionar nuevos servicios de alta velocidad.

• Facilidad de implantación y bajo costo necesario para añadir extensas áreas de cobertura a una red de acceso.

características básicas de estos sistemas WLL

• Facilidad para prestar servicios en áreas remotas, terrenos de difícil acceso o lugares con restricciones de cableado (por ejemplo centros históricos de ciudades).

• Facilidad de reutilización de los equipos hardware de los abonados que soliciten baja. proporcionando una seguridad de la inversión.

• Forma natural de conseguir la concentración de enlaces (medio compartido).

• Facilidad y eficiencia para realizar conexiones redundantes de seguridad mediante solapamiento de zonas de cobertura.

características básicas de estos sistemas WLL

• A partir de las ventajas enumeradas es posible describir las aplicaciones y entornos de instalación de los sistemas WLL y que pueden competir de forma ventajosa con los sistemas cableados.

• En primer lugar, las redes de acceso telefónico rural son de menor costo respecto a los sistemas cableados y permiten que nuevos operadores puedan ofrecer servicios competitivos en poblaciones alejadas de las grandes ciudades

Desventajas del WLL

• Línea de Vista, antena, limitaciones de alcance

• Posible interferencia debido al clima • Disponibilidad del spectrum • Su desarrollo es tardío ya que el mercado

esta ocupado por líneas telefónicas • Existe disponibilidad de teléfonos

celulares en cualquier lugar.

Partes del Sistema WLL

• EL sistema WLL debe incluir 4 partes basicas:

– (Conmutador local) local exchange– Controlador de Acceso WLL - Wireless Local

Loop Access Controller– Estación Base WLL (Base Station))– Estación del abonado - WLL (Subscriber

Station).

Partes del Sistema WLL

Partes del Sistema WLL

Partes del Sistema WLL

• El controlador de acceso WLL se conecta entre el conmutador local y las esatciones base WLL. Esto se muestra en la figura.

• El conmutador local y el controlador de acceso son partes comunes en cualquier sistema de comunicación.

• El sistema incluye un conjunto de estaciones base y la estación del usuario (subscriber station). La estación del subscriptor debe ser fija.

Estación Base• El WLL base station, usualmente tiene una antena

omnidirectional o grupo de antenas direccionales. • Cada estación base cubre un área limitada, la cual

es llamada área de cobertura. • El área de cobertura de la estación base depende

de la tecnología de enlace. La estación base debe estar en la parte más alta de la zona de cobertura para realizar enlaces con línea de vista (line-of-sight (LOS) path).

• Las estaciones base son enlazadas con la estación central por enlaces microondas, fibra optica.

Estacion del Subscriber

• La estación del subscriber WLL tiene una antena direccional para reducir la potencia transmitida.

• Las antenas de las estaciones del abonado WLL están usualmente ubicadas arriba de las construcciones (edificios) para realizar enlaces con linea de vista.

• La estación de abonado no es una parte costosa.• El costo de mantenimiento y operación es barato.• Basado sobre que usa una antena direccional el

consumo de potencia es bajo el cual es comparable con sistemas moviles.

Distribución de la señal mediante WLL

WLL – Banda angosta• Proporcionan capacidades equivalentes al par de

hilos de cobre, o algo inferiores dependiendo de la tecnología utilizada.

• Se puede considerar que estos sistemas se identifican con la línea de acceso para prestar el servicio telefónico básico o datos hasta 64 kbits/s.

• Este tipo de sistemas incluye los utilizados para proporcionar telefonía rural en algunas zonas de nuestro país, con tecnología de sistemas móviles y que ofrecen capacidades inferiores a las citadas.

WLL – Banda angosta

• Las tecnologías que se utilizan son los sistemas GSM900 o DCS 1800 (telefonía básica en zonas rurales), GPRS (telefonía y datos a mayor velocidad), sistemas DECT (Digital Enhanced Cordless Telephone) o desarrollos específicos acometidos por la mayor parte de los fabricantes importantes (tecnologías propietarias).

• Se trata de sistemas radio cuya capacidad es equivalente a los accesos 2+2 Mbit/s que se prestan vía cable.

• Los usos fundamentales son las transmisiones de datos, videoconferencias de baja velocidad, acceso a centralitas de abonado, etc.

• Con este tipo de sistemas pueden prestarse servicios del tipo Internet.

WLL – Banda ancha

WLL – Banda ancha• Esta categoría incluye los sistemas LMDS (Local Multipoint

Distribution Service). • También los sistemas de banda ancha de gran capacidad que

pueden cursar datos y vídeo a muy altas velocidades, proporcionar acceso de los proveedores de Internet a las redes, sistemas de distribución de TV, redes corporativas, etc.

• Incluye los sistemas MVDS (Microwave Video Distribution System) o el recientemente estandarizado IEEE 802.16.

• Para sistemas de banda estrecha, 3,4 -3,6 GHz (Banda de 3,5 GHz)

• mientras que para sistemas de banda ancha, 24,5-26,5 GHz (Banda 26 GHz), 27,5-29,5 GHz (Banda 28 GHz) y 40,5-42,2 GHz (Banda 40 GHz).

Comparación de redes alambradas e inalámbricas Vs El costo

Consideraciones para la propagación de WLL

• La mayoría de alta velocidad, sistemas de WLL usa frecuencias de onda milímetrica (alrededor de 10 GHz a 300 GHz)

• Hay grandes bandas de frecuencias disponibles no utilizados por encima de 25 GHz

• En estas altas frecuencias, se pueden utilizar canales de banda ancha, con alta velocidad de transmisión de datos

• Transmisores de tamaño Pequeño y de adaptación de arreglos (arrays) de antenas.

• En el espacio libre la pérdida aumenta con el cuadrado de la frecuencia, las pérdidas son mucho mayores en ondas milimétricas.

• Por encima de 10 GHz, la atenuación es mayor debido a la precipitación y la absorción atmosférica.

• Las pérdidas por Multipath pueden ser bastante altas debido a la vegetación.

Línea de Vista - Line-of-Sight - LOS

Line-of-Sight - LOS• El trayecto LOS es el mejor trayecto de propagación inalámbrica. • La pérdida de propagación es menor que otras trayectorias. • El trayecto entre la estación base y el subscriber debe ser claro, llamado

trayecto LOS. • El WLL usa LOS porque la ubicación del abonado es fija y el lugar es alto.• La atenuación en un enlace inalámbrico es llamada, pérdida en la

trayectoria y está basada sobre el tipo de trayecto que es usado. • El trayecto LOS tiene la más baja pérdida. En WLL es cerca de

20dB/decada.• Esto es muy bajo comparado con 40 dB/decada para

comunicaciones moviles. • En comunicaciones Móviles no usa predominantemente la trayectoria

LOS. Por lo tanto, la señal arribaría al abonado despues de multiples reflexiones, que es un promedio con mayores pérdidas.

Área de cobertura

• El area de cobertura es importante en cualquier sistema de comunicacion inalambrica porque si se incrementa la cobertura, el numero de celdas sería disminuido. Y el costo del sistema sería decrementado.

• El área de cobertura depende de:

• Potencia transmistida• Atenuación• Sensibilidad del receptor.

Área de cobertura- podemos seleccionar la potencia transmitida y la sensibilidad del

receptor, pero la atenuación es neutral.

- Por lo tanto la atenuación es importante en el area de cobertura.- La cobertura de WLL depende de la propagación fijo a fijo y usa

trayectoria LOS. - La pérdida de fijo a fijo es 20 dB/decada. De aqui, la atenuación

en WLL is 20 dB/decada.

- La pérdida en moviles es (fixed-to-mobile) 40 dB/decada. Entonces, la atenuación en móviles es mayor que WLL en 20 dB/decada.

- El área de cobertura en WLL es siempre más grande que el área de cobertura de comunicaciones moviles, transmitiendo la misma potencia, misma sensibilidad e interferencias. Por esta razón, las celdas requeridas en WLL son menores que las que se requieren en sistemas móviles.

Capacidad• La capacidad de canal es la maxima cantidad de

información que se puede transmitir sobre este canal. • En sistema de comunicaciones, el número de

usuarios y la cantidad de transmisión de información son dependientes de la capacidad de canal.

• Esto significa que alta capacidad es necesaria, para comunicaciones de alto bit rate.

• basado sobre que la perdida de WLL es 20 dB/decada y 40 dB/decada para moviles y la capacidad es inversamente proporcional a la perdida en la trayectoria. Por lo tanto, la capacidad de WLL es mayor que la capacidad de las comunicaciones moviles.

Aplicaciones del WLL• WLL tiene muchas aplicaciones pero la más común es, en POTS (plan old

telephone service ) y acceso a Internet.

• La tecnología WLL es una buena solución para muchos problemas de comunicación.

• WLL es económico. Por lo tanto, El número de usuarios de la tecnología WLL se está incrementando.

• WLL es usado para soportar servicios de telefonía y servicio de internet. Es natural que estos servicios sean soportados por redes de comunicación alambrado. Estas son algunas causas que hace las comunicaciones alambradas muy caras y necesitan largo tiempo para su construcción y operación.

• Para regiones de baja densidad: La región rural tiene poca población y grandes distancias, Por esta razón, las comunicaciones alambradas serían más caras que WLL.

• WLL tiene buenas propiedades para regiones de baja densidad . En Regiones Pobres, El número de usuarios es bajo comparado con el área, el costo de comunicaciones alambradas es de mayor costo que el WLL.

ACCESO INALAMBRICO FIJO CON UNA RADIOBASE UNICA

ACCESO INALAMBRICO FIJO MULTISITIO