ATM, Radiocomunicaciones y Telefonía Móvil: Fundamentos y Propagación

ATM, Radiocomunicaciones y Telefonía Móvil

-Existe el concepto canal virtual y camino virtual.
-Se garantiza la secuencia de paquetes, ya que aunque no existan mecanismos específicos de control, las celdas no cambian de orden dentro de los canales virtuales, lo cual hace que no pierdan su sentido posicional.
-Control de congestión y de flujo por la red: a) Se incorporan estrategias para marcar como seleccionar y descartar celdas en las conexiones que provoquen congestiones en la red. B) Es posible notificar a los usuarios de dicha congestión mediante flags en las celdas entregadas.
-Control de retardo en las celdas entregadas: Es posible adelantar las celdas de algunas conexiones virtuales con respecto a otras, dependiendo de las necesidades.

¿Por qué un tamaño de celda tan pequeño?

ATM es una tecnología de conmutación que transfiere los datos en trozos discretos que se denominan celdas, y se transmiten a alta velocidad. Cada una de las celdas tiene un tamaño fijo de 53 bytes: 48 bytes de datos + una cabecera de 5 bytes = 53 bytes.
Dada la flexibilidad de ATM existe un compromiso en el tamaño de la celda, ya que para la conmutación de datos es clave que la carga útil sea lo mayor posible, y en la conmutación de voz y otros datos que sean sensibles al retardo es básico que el retardo sea lo menor posible.

Ventajas:

-Se reducen los retrasos. Esto retardos son producidos por la paquetización de los datos y el almacenamiento y reenvío de los mismos.
El retardo medio de paquetización en una estación que convierte un flujo de 64 Kbits/s en celdas ATM de 53 bytes es de:

Se tardan 6,6 mseg en reunir los bits que componen cada celda para poder conformarla y enviarla.
El retardo de paquetización y reenvío en una estación intermedia que maneja flujos de datos de 155 Mbits/s es de:

.

Por tanto, el retardo es directamente proporcional al tamaño de los paquetes, llegando a imposibilitar las comunicaciones de voz si las celdas alcanzan tamaños que impliquen retardos superiores a los 30 mseg.

Inconvenientes:

-La cabecera ocupa casi un 10% de la longitud total de la celda, ya que ocupa 5 bytes de los 53 bytes que forman el total de la celda, lo cual quiere decir que se desperdicia un 10% de ancho de banda en información de control.

Generalidades de las radiocomunicaciones

Las ondas electromagnéticas pueden propagarse por el espacio libre al ser radiadas mediante antenas de tamaño apropiado; dichas ondas pueden ser recibidas a larga distancia por un receptor. En el vacío, todas las ondas electromagnéticas van a la misma velocidad, a la velocidad de la luz, c, que es aproximadamente

m/s. En conductores de cobre o fibra la velocidad es 2/3 del valor de la velocidad de la luz y depende altamente de la frecuencia de la señal transmitida.
La frecuencia f, la longitud de onda λ y la velocidad de la luz c en el vacío están relacionadas mediante la expresión: λxf= c

División del espectro

El espectro electromagnético puede usarse para transmitir información modulando la frecuencia de las señales en amplitud, frecuencia o fase.

Propagación de la señal

Debido a la presencia de la tierra y de la ionosfera (capas altas de la atmosfera ionizadas por la acción solar) la propagación radioeléctrica entre una antena emisora A y una antena receptora B puede hacerse por los siguientes caminos:

Onda de superficie

Es un frente de ondas que se propaga a ras de suelo. Este tipo de propagación sucede cuando trabajamos a frecuencias bajas debido a que el suelo es un buen conductor y presenta mejores condiciones de propagación que el espacio. Cuanto más húmedo esté el suelo y mayor salinidad presente, sus propiedades conductoras son mayores. La atenuación de la señal varía con la distancia, la frecuencia y las características eléctricas del suelo.

Los grandes inconvenientes de la utilización de estas frecuencias para la transmisión de información son dos, por una parte se acopla a las señales transmitidas gran cantidad de ruido eléctrico de origen industrial y por otra el ancho de banda disponible para la transmisión de información es muy reducido.

Onda ionosférica

Es un modo de propagación de gran alcance. Se produce por la reflexión de una determinada gama de frecuencias ( 3 MHz-30 MHz) en la capa de la atmósfera denominada ionosfera. La ionosfera es una capa de la atmósfera que se caracteriza por la presencia de electrones causados por las ionizaciones que provocan las radiaciones solares, teniendo una altura variable que comienza generalmente a unos 80 Km de la superficie terrestre. Esta capa se utiliza para comunicarse con barcos en alta mar y para transmisiones a larga distancia, aunque su uso está siendo relegado a favor de los satélites de telecomunicaciones.

Onda espacial

Está formada por las ondas que viajan directamente y a través de la troposfera desde una antena emisora a una antena receptora. También son ondas espaciales las reflejadas en la Tierra. La atmósfera incide negativamente sobre este modo de propagación, ya que produce fenómenos de refracción, dispersión y absorción. Para este modo de propagación debe existir generalmente visión directa entre las antenas, siendo este tipo de comunicaciones las típicas para las bandas de frecuencias superiores a 30 MHz.

Telefonía Móvil Automática (TMA)

TMA maneja un gran número de abonados móviles dispersos por una amplia zona con explotación automática, esto supone resolver una serie de aspectos:

• Conmutación automática de la comunicación y su continuidad.
• Radiobúsqueda de un móvil, que debe preceder a toda comunicación.
• Consecución de un nivel de calidad de la conmutación con la selección automática de estaciones para mantener esa calidad en el curso de la conversación.

En los sistemas TMA se necesita conseguir una amplia cobertura con gran capacidad de tráfico y con un número limitado de frecuencias. Esto se consigue gracias a la reutilización sistemática de las frecuencias, lo que se logra mediante estructuras celulares.

Elementos del sistema TMA

Los elementos básicos del sistema TMA son la central de telefonía móvil (CTM), estaciones base (EB), zona de cobertura (ZC) y las estaciones móviles (EM).

Estaciones base

Son los equipos que establecen el contacto con los teléfonos móviles del cliente y por tanto determinan la cobertura radioeléctrica del sistema. Consisten en un ordenador y un transmisor/receptor conectado a una antena. Este conjunto se conecta a las CTM mediante circuitos dedicados y enlaza con las estaciones móviles por radio a través de radiocanales que tienen asignados.