Transmisión de datos para estaciones móviles en la banda de HF

Transcripción

Universidad de Mendoza
Facultad de Ingeniería
Tesis de Maestría en Teleinformática
Transmisión de datos para
estaciones móviles en la banda de HF
Autor: Ing. Roberto Inzirillo
Directores de Tesis:
Magister Ing. Osvaldo Marianetti
Ing. Osvaldo Rosso
Mendoza, septiembre de 2007
Dedicado a mi esposa, Carla.
Y a mis hijos:
Franco, Carla, Bianca, Sofía y Lucía.
AGRADECIMIENTOS:
A mis padres, por su amor incondicional y continuo apoyo.
A mis colegas de la Facultad de Ingeniería y del IEMA, que me
acompañaron durante mi crecimiento personal y profesional.
A mis alumnos que me han servido de inspiración durante tantos años.
RESUMEN
En el presente trabajo se propone la transmisión mediante ondas de
radiofrecuencia de información en forma de datos digitales, como
alternativa a las redes existentes, pensando en sitios de poca o ninguna
penetración de otros medios de comunicación y una alternativa
económicamente viable e independiente a las comunicaciones satelitales.
El capítulo I representa los planteos iniciales del problema, los objetivos,
alcances y limitaciones del presente documento. Se analiza el problema
de la transmisión de datos y el uso de las señales de radio para
transmisión de datos desde una perspectiva de viabilidad, para llegar alas
necesidades actuales.
Los antecedentes y el marco teórico se detallan en el Capítulo II. Es éste
se comienza con un enfoque histórico de la información como datos y su
transmisión a distancia. dada la profundidad y complejidad del mundo de
las comunicaciones, se realiza un repaso de los principales factores
actuantes y condicionantes de un proyecto que involucre un sistema como
el planteado en los objetivos del trabajo, no solo desde el punto de vista
técnico, sino del marco normativo, legal y regulatorio.
A continuación, el capítulo III, plantea un análisis detallado del estado del
arte en las telecomunicaciones, referentes a la transmisión de datos,
revisando los sistemas, programas y equipos disponibles en la actualidad
y presentando los aspectos relevantes con que cuenta un sistema que
requiere la versatilidad que la información digital de hoy en día necesita a
la vez que se proponen mejoras y alternativas para incrementar la
capacidad, disponibilidad y confiabilidad del sistema, así como su
integración dentro de las redes de datos globales existentes.
Roberto Inzirillo - Transmisión de datos para estaciones móviles en la banda de HF
En el capítulo IV se proporcionan las herramientas y fundamentos
técnicos, normativos y de experiencia del autor y otros profesionales y
agencias en el análisis de prefactibilidad, el desarrollo de un proyecto y su
viabilidad técnica y económica, en forma de una guía, ya que la
implementación práctica escapa al alcance del
presente trabajo y su
diseño e implementación se encuentran fuertemente condicionado al
análisis de las condiciones reales de operación. Se incluyen además un
listado de los equipos y software necesarios para la implementación de un
sistema con las características requeridas.
Por último se exponen las conclusiones en las que se coloca la tecnología
descripta en este documento en perspectiva con la tendencia actual en
las telecomunicaciones y la integración de redes de distinto origen y
naturaleza para cubrir las necesidades de comunicación y los diversos
tipos de información que es actualmente traficada.
ÍNDICES
ÍNDICE GENERAL
I.
INTRODUCCIÓN ___________________________________________ 13
A.
PLANTEO DE LA PROBLEMÁTICA _____________________________ 14
B.
OBJETIVOS ___________________________________________________ 15
1.
Simplicidad y economía _______________________________________________15
2.
Confiabilidad________________________________________________________16
3.
Capacidad __________________________________________________________17
C.
CONTEXTO GENERAL_________________________________________ 18
D.
ALCANCES Y LIMITACIONES __________________________________ 18
II.
MARCO TEÓRICO Y ANTECEDENTES ______________________ 20
A.
RESEÑA HISTÓRICA __________________________________________ 20
B.
ANTECEDENTES ______________________________________________ 21
1.
Comunicaciones en HF ________________________________________________21
2.
Sistemas de boletines _________________________________________________23
3.
Transmisión de datos vía satélite ________________________________________26
C.
MARCO TEÓRICO _____________________________________________ 27
1.
Modelo ISO/OSI _____________________________________________________27
2.
Medio Físico ________________________________________________________33
a)
Propagación electromagnética _____________________________________33
b)
El canal ionosférico _______________________________________________37
c)
Técnicas de diversidad ____________________________________________39
d)
Aspectos limitantes de la propagación_______________________________40
e)
Modulación ______________________________________________________43
3.
Protocolos de transmisión de datos _______________________________________52
a)
Conceptos básicos _______________________________________________53
b)
Modos de transmisión_____________________________________________54
c)
Características de los protocolos a nivel físico ________________________61
d)
Protocolos de transmisión a nivel de enlace __________________________63
e)
Protocolos de transmisión a nivel de red _____________________________64
Pág. 3
D.
MARCO NORMATIVO Y LEGAL ________________________________ 65
1.
Entidades internacionales______________________________________________65
a)
Principios internacionales en materia de utilización del espectro ________66
b)
Tratados o Acuerdos multilaterales _________________________________68
2.
Normas nacionales ___________________________________________________69
a)
Derechos, obligaciones y responsabilidad del Estado__________________70
b)
Derechos, obligaciones y responsabilidades de los operadores autorizados
71
3.
Legislación vigente ___________________________________________________72
a)
Creación de la CNC ______________________________________________72
b)
Normativa relacionada ____________________________________________73
4.
Estándares Internacionales _____________________________________________74
5.
Estándares en comunicaciones militares en HF _____________________________79
III.
DESARROLLO ___________________________________________ 82
A.
INTRODUCCIÓN ______________________________________________ 82
B.
CONDICIONES DE SELECCIÓN_________________________________ 84
1.
Medio físico ________________________________________________________84
2.
Trasporte de datos ____________________________________________________86
3.
Otros protocolos análogos. _____________________________________________87
C.
SELECCIÓN DEL SISTEMA DE TRANSMISIÓN___________________ 89
1.
Breve reseña.________________________________________________________90
2.
Descripción de la arquitectura___________________________________________91
a)
Definiciones _____________________________________________________91
b)
Interfaz aérea común _____________________________________________92
c)
Interoperabilidad dentro de la subred________________________________93
d)
Comunicación entre subcapas adyacentes y análogas. ________________94
3.
Estructura de datos y primitivas _________________________________________97
a)
b)
Interfaz de Subred ________________________________________________97
1.
Sesión de Intercambio de Datos Soft Link ____________________________98
2.
Sesión de Intercambio de Datos Hard Link ___________________________100
3.
Sesión de Difusión______________________________________________103
Primitivas intercambiadas con los clientes __________________________104
CODIFICACIÓN DE PRIMITIVAS ____________________________________105
c)
Estructuras de datos _____________________________________________106
Pág. 4
1.
Función de la DTS______________________________________________107
2.
Modo de entrega de datos ________________________________________107
3.
Estructura de la D_PDU _________________________________________108
d)
4.
D.
Direccionamiento de nodos _______________________________________110
Clientes STANAG 5066 ______________________________________________111
a)
HMTP (Protocolo de Transferencia de Correo por HF) ________________113
b)
HFPOP (Protocolo de Oficina Postal por HF) ________________________114
c)
RCOP (Protocolo Confiable Orientado a Conexión) __________________114
d)
UDOP (Protocolo No confiable Orientado a Datagrama) ______________115
e)
BFTP (Protocolo Básico de Transferencia de Archivos) _______________116
f)
FRAP (Protocolo de Confirmación de Recepción de Archivo) __________116
g)
PPP (Protocolo Punto a Punto) ____________________________________116
h)
CFTP (Protocolo de Transferencia de Datos Comprimidos) ___________117
IP SOBRE STANAG 5066 _______________________________________ 118
1.
Introducción _______________________________________________________118
2.
El Cliente IP _______________________________________________________119
Calidad de Servicio (QoS – Quality of Service) en el Cliente IP _____________122
3.
Implementación de IP sobre HF ________________________________________122
a)
Compresión de los encabezados TCP/IP ___________________________123
b)
Compresión de los datos _________________________________________125
c)
Enrutamiento ___________________________________________________126
4.
E.
1.
Protocolos de enrutamiento interior para redes Ad-Hoc _________________126
2.
Política de enrutamiento exterior___________________________________127
Una solución para redes pequeñas ______________________________________128
EL MEDIO FÍSICO. MÓDEM Y RADIO __________________________ 132
1.
Introducción _______________________________________________________132
2.
Interfaces con el DTE ________________________________________________132
a)
Interfaz entre la Subcapa de Transferencia de Datos y el equipo de
comunicaciones______________________________________________________132
b)
3.
Interfaz de Control Remoto del módem HF __________________________133
Parámetros básicos del equipo de radio HF _______________________________134
a)
Modos de operación _____________________________________________135
1.
Modo básico __________________________________________________135
2.
Operación manual ______________________________________________135
3.
Modo ALE____________________________________________________135
Pág. 5
4.
Modo Anti-interferencia _________________________________________136
5.
Protección del enlace ____________________________________________136
b)
4.
Interfaces ______________________________________________________136
1.
Características eléctricas de las interfaces digitales_____________________136
2.
Características eléctricas de las interfaces analógicas ___________________136
3.
Características eléctricas de las interfaces analógicas ___________________137
Parámetros básicos del módem de HF ___________________________________139
a)
Introducción ____________________________________________________139
b)
Modulación, tasas de transmisión y tolerancia _______________________139
c)
Sensado de lógica y señalización __________________________________140
d)
Características de interfaces digitales ______________________________141
e)
Características de señales casi-analógicas__________________________141
5.
1.
Impedancia del módem en sistema multicanal ________________________141
2.
Impedancia del módem en un sistema monocanal______________________141
3.
Niveles de señales cuasi analógicas en sistemas multicanal ______________142
4.
Equipo de reloj, control y temporización_____________________________142
5.
Protocolo de enlace de datos ______________________________________145
Establecimiento Automático del Enlace __________________________________145
a)
Introducción ____________________________________________________145
b)
ALE en International Amateur Radio (Radioaficionados) ______________146
c)
ALE de tercera generación _______________________________________146
6.
1.
Control de frecuencia____________________________________________147
2.
Sincronización de red ___________________________________________148
3.
Búsqueda de canales ____________________________________________149
4.
Direcciones 3G-ALE ____________________________________________150
5.
Requerimientos del sistema _______________________________________151
6.
Otras funcionalidades ___________________________________________154
Dispersión Espectral _________________________________________________156
a)
Breve reseña histórica ___________________________________________156
b)
Conceptos básicos ______________________________________________157
c)
Requerimientos generales ________________________________________158
1.
Conjuntos de saltos _____________________________________________158
2.
Requerimientos del rendimiento del sistema __________________________159
d)
Requerimientos de procedimientos del sistema ______________________160
1.
Enlace antes del salto____________________________________________160
2.
Enlace durante el salto___________________________________________160
Pág. 6
IV.
EVALUACIÓN ECONÓMICA ______________________________ 165
A.
INTRODUCCIÓN _____________________________________________ 165
B.
GUÍA DE IMPLEMENTACIÓN Y DISEÑO _______________________ 166
1.
Aspectos generales __________________________________________________166
a)
Definición y análisis de los requerimientos __________________________166
b)
Planes de enrutamiento y troncalización ____________________________168
c)
Plan de frecuencias______________________________________________168
d)
Requerimientos del personal ______________________________________169
e)
Requerimientos logísticos ________________________________________169
1.
Instalaciones terminales__________________________________________169
2.
Tiempo de vida útil del sistema ____________________________________170
3.
Requerimiento de los inmuebles ___________________________________170
4.
Impacto ambiental ______________________________________________170
f)
Requerimientos de las comunicaciones_____________________________171
1.
Relación señal a ruido ___________________________________________171
2.
Tasa de modulación _____________________________________________171
3.
Tipos de servicio _______________________________________________171
g)
2.
Estimación de costos ____________________________________________172
1.
Costos iniciales ________________________________________________172
2.
Costos de equipamiento__________________________________________174
3.
Costo de instalación_____________________________________________174
Análisis y diseño del sistema __________________________________________176
a)
Topología de la red ______________________________________________176
b)
Ubicación geográfica_____________________________________________177
c)
Parámetros de trayectorias operacionales __________________________178
1.
Ruido ambiental________________________________________________178
2.
Características de las antenas______________________________________179
d)
3.
Selección del equipamiento _______________________________________180
1.
Configuraciones típicas de sistemas de HF ___________________________180
2.
Subsistemas transmisor / receptor __________________________________181
3.
Subsistema de antena____________________________________________182
4.
Interfaces de frecuencia vocal _____________________________________182
5.
Interfaces digitales______________________________________________183
6.
Líneas de transmisión ___________________________________________183
Planes de evaluación y prueba _________________________________________183
Pág. 7
C.
a)
Comportamiento del sistema ______________________________________184
b)
Comportamiento de la red ________________________________________184
c)
Transferencia de datos y mensajes ________________________________185
d)
Rendimiento energético __________________________________________185
e)
Seguridad ______________________________________________________185
EQUIPOS Y SOFTWARE COMERCIALES _______________________ 185
1.
Software __________________________________________________________186
a)
Protocolos STANAG 5066 ________________________________________186
1.
Open5066 ____________________________________________________187
2.
Rohde & Schwartz______________________________________________187
3.
SystemSoft____________________________________________________187
4.
CODAN______________________________________________________188
5.
Comtrol ______________________________________________________188
b)
Sistema ALE____________________________________________________189
1.
c)
Software complementario_________________________________________189
1.
Subcapa SIS___________________________________________________190
2.
Compresión de datos ____________________________________________190
d)
2.
NorthStar _____________________________________________________189
Sistemas de comunicación integrados______________________________191
1.
Harris ________________________________________________________191
2.
Rohde & Schwartz______________________________________________191
3.
RapidM ______________________________________________________192
4.
SkySweep ____________________________________________________192
Hardware__________________________________________________________193
a)
Transceptores __________________________________________________193
1.
ICOM________________________________________________________193
2.
Thales _______________________________________________________194
3.
Bahrat Electronics ______________________________________________195
4.
Tadirán_______________________________________________________195
b)
Módems _______________________________________________________196
1.
Frederick Electronics____________________________________________196
2.
Codan________________________________________________________196
3.
Spirit ________________________________________________________197
c)
Sistemas de comunicaciones _____________________________________197
1.
Rohde & Schwartz______________________________________________197
2.
Rockwell Collins _______________________________________________198
Pág. 8
V.
CONCLUSIONES __________________________________________ 200
APÉNDICE ___________________________________________________ 206
ELEMENTOS DE UN SISTEMA RADIO HF___________________________ 206
1.
Introducción _______________________________________________________206
2.
Grupo transmisor____________________________________________________206
3.
Grupo receptor _____________________________________________________207
4.
Grupo de antenas____________________________________________________208
a)
Parámetros y características de las antenas. ________________________208
1.
Impedancia ___________________________________________________208
2.
Ganancia _____________________________________________________209
3.
Patrón de radiación _____________________________________________209
4.
Ángulo de elevación o despegue ___________________________________210
5.
Polarización ___________________________________________________211
b)
Tipos de antenas ________________________________________________211
1.
Látigo________________________________________________________211
2.
Dipolo _______________________________________________________212
3.
“Vee” invertida ________________________________________________213
4.
Direccionales __________________________________________________214
GLOSARIO ___________________________________________________ 215
BIBLIOGRAFÍA _______________________________________________ 227
A.
LIBROS: _____________________________________________________ 227
B.
PAPERS Y PUBLICACIONES ELECTRÓNICAS:__________________ 228
C.
ESTÁNDARES APLICABLES ___________________________________ 229
1.
Estándares de telecomunicaciones federales _______________________________229
2.
Estándares militares _________________________________________________229
3.
Manuales militares __________________________________________________229
4.
Estándares de ingeniería DISA (DCA) ___________________________________230
5.
Estándares americanos (ANSI, IEEE, TIA/EIA, NEC)_______________________230
6.
Estándares internacionales (NATO, ITU-R) _______________________________230
NOTAS _______________________________________________________ 233
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
Pág. 9
Ilustración II-1: LUSAT-1...............................................................................................................25
Ilustración II-2: Modelo de Referencia ISO/OSI ............................................................................30
Ilustración II-3: Conformación de una trama OSI..........................................................................31
Ilustración II-4: Capas de Red del modelo OSI ..............................................................................31
Ilustración II-5: Capas de Usuario del modelo OSI .......................................................................32
Ilustración II-6: Modos de propagación de una onda electromagnética........................................34
Ilustración II-7: Propagación ionosférica ......................................................................................37
Ilustración II-8: Señales Binarias Moduladas ................................................................................44
Ilustración II-9: Error en modulación binaria................................................................................47
Ilustración II-10: Caracter de Operación Asincrónica...................................................................55
Ilustración II-11:Trama en Operación Sincrónica .........................................................................56
Ilustración II-12: Configuración Punto-Multipunto .......................................................................58
Ilustración II-13: Multiplexado por División de Frecuencias ........................................................60
Ilustración II-14: Multiplexado por División de Tiempo ................................................................61
Ilustración III-1: Interfaces del Protocolo ARQ .............................................................................87
Ilustración III-2: Modelo de capas del estandar STANAG5066 .....................................................94
Ilustración III-3: Transferencia de datos entre subcapas adyacentes y pares................................95
Ilustración III-4: Establecimiento de un Hard Link - Extremo llamante ......................................101
Ilustración III-5: Establecimiento de un Hard Link - Extremo llamado .......................................102
Ilustración III-6: Terminación de un Hard Link - Extremo iniciador...........................................103
Ilustración III-7: Terminación de Hard Link - Extremo remoto ...................................................103
Ilustración III-8: Estructura de una primitiva "S" ........................................................................106
Ilustración III-9: Estructura de una D_PDU................................................................................108
Ilustración III-10: Mapeo del Encabezado de una D_PDU..........................................................109
Ilustración III-11: Formato de una U_PDU .................................................................................112
Ilustración III-12: Estructura de trama U_PDU para cliente RCOP ...........................................115
Ilustración III-13: Formato del encabezado BFTP.......................................................................116
Ilustración III-14: Formato de la estructura de CFTP .................................................................117
Ilustración III-15: Ejemplo de la implementación de un cliente IP ..............................................121
Ilustración III-16: Configuración de un Gateway de Internet - HF..............................................122
Ilustración III-17: Protocolo Token Ring inalámbrico .................................................................129
Ilustración III-18: Formato de una U_PDU de Gestíon para Token Ring ...................................130
Ilustración III-19: Modelo de capas de un sistema radio HF.......................................................135
Ilustración III-20: Interfaces del subsistema de radio ..................................................................137
Ilustración III-21: Respuesta del canal de banda lateral única en equipos de HF......................138
Ilustración III-22: Sistema estandarizado de transmisión de datos..............................................140
Pág. 10
Ilustración III-23: Suite de Protocolos 3G-ALE ...........................................................................147
Ilustración III-24: Estructura de direcciones 3G-ALE .................................................................150
Ilustración III-25: Estructura de detención síncrona....................................................................162
Ilustración III-26: Transmisión de PDU en saltos de frecuencia .................................................163
Ilustración IV-1Transceptor ICOM IC-F7000..............................................................................194
Ilustración IV-2 Nodo de comunicciones HF con TRC3600 de ICOM .........................................195
Ilustración IV-3 Familia de transceptores HF-6000 Tadirán.......................................................196
Ilustración IV-4 Modem HF NSG Datacom 4539 .........................................................................196
Ilustración IV-5 Módem de HF 3112 de Codan............................................................................197
Ilustración IV-6 HF Transceiver R&S RS150T.............................................................................198
Ilustración IV-7 Rockwell Collos SDCP 2000 Mk II.....................................................................199
Ilustración A-1: Esquema de un sistema transmisor de radio HF típico ......................................206
Ilustración A-2: Esquema de un sistema transmisor de radio HF típico ......................................207
Ilustración A-3: Ejemplos de diagramas de radiación en una antena direccional......................210
Ilustración A-4: Diagrama de radiación vertical típico de una antena de látigo .......................212
Ilustración A-5: Antena de dipolo horizontal................................................................................213
Ilustración A-6; Antena "Vee" invertida .......................................................................................213
Ilustración A-7: Antena logarítmica periódica .............................................................................214
Pág. 11
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla III-1: Comparativa de la estructura de capas con el modelo OSI ........................................93
Tabla III-2: Primitivas intercambiadas entre la SIS y los clientes ...............................................105
Tabla III-3: Tipo de tramas D_PDU.............................................................................................109
Tabla III-4: SAP-ID de Clientes STANAG 5066 ...........................................................................111
Tabla III-5: Mapeo de IP TOS a opciones de servicio STANAG 5066 ........................................122
Tabla III-6: Referencia de modulación para aplicaciones de módems.........................................139
Tabla III-7: Señales y lógica binaria para módems......................................................................141
Tabla III-8: Requerimientos para probabilidad de enlace ...........................................................152
Tabla III-9: Requerimientos de detección de ocupación de canal ...............................................153
Tabla III-10: Modos de operación con 3G-ALE ...........................................................................158
Tabla III-11: Probabilidad para enlazado durante el salto de frecuencia ...................................159
Tabla III-12: Requerimientos para detección de ocupación para enlace durante el salto ...........160
ÍNDICE DE ECUACIONES
Ecuación II-1: Condiciones de refracción en tre un medi dieléctrico y uno conductor..................35
Ecuación II-2: Expresión general de la Ley de Snell......................................................................35
Ecuación II-3: Expresión particular de la Ley de Snell para el caso de estudio ............................35
Ecuación II-4: Ley de la reflexión de la óptica...............................................................................36
Ecuación II-5: Expresión del coeficiente de reflexión ....................................................................36
Ecuación II-6: Ángulo de Brewster para medios no ferromagnéticos ............................................36
Ecuación II-7: Relación señal a ruido normalizada .......................................................................46
Ecuación II-8: Velocidad de transmisión en sistemas binarios ......................................................50
Ecuación II-9: Orden del sistema de modulación ...........................................................................50
Ecuación II-10: Velocidad de transmisión para sistemas M-arios .................................................50
Ecuación II-11: Tasa de información .............................................................................................51
Ecuación II-12: Velocidad de información .....................................................................................52
Ecuación II-13: Capacidad de canal ..............................................................................................54
Ecuación III-1: Periodo d búsqueda de canales en 3G-ALE ........................................................150
Ecuación III-2: Tiempo límite para envío de datos en un salto ....................................................163
Ecuación III-3: Bits por salto de una PDU...................................................................................163
Ecuación III-4: Cantidad de saltos dpara transmitir una PDU....................................................163
Pág. 12
I. INTRODUCCIÓN
Las comunicaciones han sido sinónimo de avance y desarrollo desde los
inicios de la humanidad, pero en este siglo, gracias a la transmisión de
señales a distancia utilizando ondas electromagnéticas, ha habido una
revolución en las mismas.
Desde principios del siglo XX el desarrollo de las comunicaciones ha sido
vertiginoso, al punto que en la actualidad difícilmente exista algún sitio en
el planeta desde el cual no podamos comunicarnos por algún medio. En
particular, para los parajes alejados predomina la transmisión de
información mediante el aprovechamiento del fenómeno de propagación
de las ondas electromagnéticas.
Estas viajan en distintos medios, inclusive en el vacío, lo cual ha sido
imprescindible para los viajes espaciales y es la base de las
comunicaciones satelitales. Incluso es posible alcanzar distancias
considerables aprovechando los efectos que la atmósfera y el suelo
tienen sobre estas ondas.
De esta forma es posible comunicar puntos alejados utilizando distintas
tecnologías, con variada confiabilidad y obviamente con diferentes costos.
Actualmente hay una tendencia a unificar la información a ser transmitida
en un mismo medio, en particular digitalizando la misma a fin de
simplificar el manejo de distintos orígenes en formatos comunes,
conocidos como multimedia.
Pág. 13
A. PLANTEO DE LA PROBLEMÁTICA
El origen del presente trabajo se inicia como una inquietud frente a dos
problemas que fueron planteados como casos de estudio o aplicación. En
primera instancia desde hace varios años funciona en la Universidad de
Mendoza (UM) una estación de transmisión de datos vía radio, en un
principio utilizada solo para un sistema de boletines o Bulletin Board
System (BBS), que luego fue expandiendo su aplicación a la transmisión
de correo electrónico hasta llegar a aplicaciones de baja velocidad para
navegación en Internet para escuelas rurales1.
El inconveniente es que debido a la distancia a cubrir con los radio
enlaces se impone el uso de radio enlaces de Alta Frecuencia o High
Frecuency (HF) que no disponen de mucho ancho de banda por canal, lo
que resulta en bajas velocidades de transmisión.
Por otro lado, dentro del convenio marco suscripto entre la Universidad de
Mendoza y la Armada Argentina2 se planteó el inconveniente de
comunicaciones que posee la flota al navegar en altamar, particularmente
en la zona límite de aguas continentales cercanas a las 200 millas
náuticas de la costa argentina. En este caso se combinan dos factores:
por una parte la movilidad de las embarcaciones y por otro la confiabilidad
en la recepción debidas a las variaciones atmosféricas.
En este caso solo se transmite voz, pero existe también una necesidad de
contar con un medio alternativo para la transmisión de datos, confiable,
seguro e independiente de prestadores privados.
También se hace casi obligatorio el uso de la transmisión en la banda de
HF por las características del enlace radial a usar.
Pág. 14
B. OBJETIVOS
El objetivo fundamental del presente trabajo es la solución del
inconveniente de transmitir datos de origen diverso mediante el uso de un
único enlace radial para cubrir distancias muy largas, esto es, sin el uso
de estaciones repetidoras.
Ello obedece principalmente a tres factores a tener en cuenta: simplicidad
y economía en la implementación de la solución, confiabilidad del sistema
y capacidad para soportar distintos tipos de datos, como ser texto, voz e
imagen, incluso video de baja resolución o barrido lento, a la vez que
contemplar la existencia de movilidad de las estaciones.
1.
Simplicidad y economía
Tal como se planteara al inicio del presente capítulo, uno de los orígenes
que tuvo el problema es la de resolver la necesidad de contar con un
vínculo de datos de diverso origen para aplicaciones como podría ser el
uso de Internet en una escuela rural, aunque también puede ser la
necesidad de comunicaciones de una empresa de geología, por ejemplo.
Esto implica que el sistema tiene que ser sencillo, de simplicidad en el
montaje, mantenimiento y operación, ya que no existe la posibilidad de
contar con personal altamente capacitado para ejecutar estas funciones.
Por eso surge la necesidad de contar con una integración de un sistema
con equipos y materiales de adquisición comercial, que en la medida de lo
posible cuenten con representantes o distribuidores en el país, así como
apoyatura técnica. Así es que se intentará no incluir desarrollos propios ni
prototipos, a fin de optimizar este punto.
Por otra parte el concepto de economía es relativo, pero básicamente
implica dos facetas. La primera es su conveniencia económica frente a
Pág. 15
otras alternativas de comunicaciones disponibles, como por ejemplo los
enlaces
satelitales.
Segundo
es
la
selección
adecuada
de
los
componentes del sistema, a fin de optimizar el costo de inversión frente a
las necesidades actuales y futuras de comunicación.
2.
Confiabilidad
Este punto, aunque está íntimamente ligado al anterior, es lo
suficientemente importante per se, que merece un análisis particular.
Se debe fundamentalmente a que el sistema debe contemplar su
utilización en condiciones de uso casi extremas, como puede ser la
implementación en vehículos todo terreno, edificaciones provisorias o
precarias y en navíos.
Ello presenta gran diversidad de condiciones ambientales para su
explotación, así como aquellos efectos de esfuerzos mecánicos,
disponibilidad y variabilidad de sistemas de energía.
A todo ello debe sumarse que el sistema debe ser capaz de sobrellevar
también las condiciones de variabilidad en la propagación de las ondas
electromagnéticas ante los efectos de la geografía, las condiciones
meteorológicas e ionosféricas y la movilidad de las estaciones.
Esta combinación de factores hace que la adopción de los componentes
para el sistema sea crítica, ya que se debe cumplir con premisas
aparentemente contradictorias, como son la economía a la vez que gran
durabilidad y confiabilidad. Por lo tanto el análisis de estas características
será de capital importancia, teniendo especial cuidado en la evaluación de
las diferentes alternativas, así como en los criterios de selección.
Pág. 16
3.
Capacidad
Debido al auge de las comunicaciones en el siglo pasado, a su
masificación y a la gran reducción en los costos de la tecnología, hay una
disponibilidad de información casi infinita susceptible de ser transmitida,
como se obtiene de los contenidos disponibles en la Internet.
A ello se agregan las comunicaciones tradicionales, como ser la voz o la
telefonía, fax, teletexto, etc. Así también surgen nuevas aplicaciones que
comienzan a cobrar importancia, como ser la tele supervisión o telemetría
y el telecontrol o telecomando. Aparecen aplicaciones que hacen uso de
datos más densos y críticos, en cuanto a su tratamiento, como son las
imágenes o video, en particular si estas han de mostrar información en
tiempo real o con retardos breves.
Por lo expuesto es que la transmisión de datos en forma digital ha
cobrado un auge muy importante, ya que permite el tratamiento de la
información de manera similar con algunas adaptaciones, modelo este
que se impone por la penetración del envío de datos a nivel de usuarios
particulares, impulsado por la proliferación de ordenadores personales, ya
sean de escritorio o portátiles y últimamente de equipos de telefonía
celular capaces de enviar y recibir una gran variedad de contenidos.
El sistema deberá, entonces, ser capaz de transportar los tipos más
comunes de datos, como ser textos, imágenes, archivos, voz y
eventualmente video de baja calidad. Esto se debe a que hay que acotar
el alcance del sistema de comunicación, ya que la ampliación del mismo
para manejar mayor cantidad de datos, a mayores velocidades y con
mejor calidad implica un incremento en cuanto a calidad de equipos y
costos que escapan a los parámetros impuestos en los apartados
anteriores.
Pág. 17
C. CONTEXTO GENERAL
Esta tesis, se enmarca dentro de las tareas de investigación llevadas a
cabo en el Instituto de Estudios del Medio Ambiente (IEMA), que
dependía del Centro de Investigaciones Superiores (CIS)
de la
Universidad de Mendoza, actualmente terminadas sus funciones,
particularmente en los proyectos desarrollados en la Estación Terrena de
Radio y Satelital. La misma actualmente está en el ámbito de la Dirección
de Investigaciones Científicas y Técnicas (DICyT), dependiente también
de la órbita del CIS.
Asimismo, también se ajusta dentro de las actividades de investigación
dentro de la Facultad de Ingeniería (FI) de la UM, específicamente en
aquellas llevadas a cabo en el Departamento de Telecomunicaciones y de
los proyectos susceptibles de ser integrados al convenio de cooperación
suscripto
por
la
Universidad
y
la
Armada
Argentina,
citado
precedentemente.
D. ALCANCES Y LIMITACIONES
El objetivo de este trabajo es efectuar un estudio pormenorizado sobre las
bases teóricas, desarrollo, integración y viabilidad de implementación de
un sistema de transmisión de datos, de diverso origen, para ser recibidos
y transmitidos por estaciones remotas, móviles o no, en sitios donde no
exista la disponibilidad de medios alternativos, susceptible de cubrir
grandes
distancias,
haciendo
uso
de
equipamiento
disponible
comercialmente, con capacidad de integrarse en un único sistema, simple
y de costos compatibles o inferiores a sistemas similares. Todo ello
haciendo hincapié en la practicidad de instalación, operación y
mantenimiento, a fin de reducir los costos operativos.
Pág. 18
Ello se fundamenta en que no existe una solución comercial integral, y
aquellas soluciones de comunicaciones disponibles son productos
desarrollados para aplicaciones muy específicas, con la consecuente falta
de optimización para usos que no sean estrictamente aquellos para los
que fueron desarrollados.
Adicionalmente se plantean ciertos aspectos de la problemática a tener en
cuenta que justifican el estudio de métodos alternativos, o simplemente la
búsqueda de una solución para las comunicaciones en ciertos usos cuya
situación o necesidades emergentes en los últimos tiempos, hacen
necesario nuevos desarrollos.
Si bien se tendrán en cuenta tanto los aspectos técnicos, como los
económicos, en cuanto a las limitaciones que tiene el presente estudio, la
fundamental es la económica, ya que a pesar de tender a una reducción
de los costos, la implementación de un prototipo son muy onerosos,
siendo necesario para ello la inversión en este aspecto. Esto justifica el
presente estudio, que a su vez es un estudio de factibilidad del desarrollo
de dicha solución tecnológica.
Otro aspecto a considerar es la disponibilidad comercial de los
equipamientos ofrecidos, especialmente teniendo en cuenta que es
tecnología desarrollada fuera del país y en algunos casos tiene
limitaciones en cuanto a su venta, ya que eventualmente son
considerados de valor estratégico y su comercialización está restringida.
Otros aspectos menos relevantes se irán teniendo en cuenta durante el
desarrollo del presente trabajo.
Pág. 19
II. MARCO TEÓRICO Y ANTECEDENTES
A. RESEÑA HISTÓRICA
Las comunicaciones han estado ligadas a la historia de la humanidad
desde sus inicios siendo objeto de desarrollos y estudio permanente. Con
el descubrimiento de los campos electromagnéticos y las diversas
experiencias los científicos comienzan a investigar las acciones a
distancia, siendo James Clerk Maxwell quien formula matemáticamente su
existencia y Heinrich Hertz, quien demuestra experimentalmente su
existencia.
Pero es Guglielmo Marconi quien, hace 111 años, el 14 de mayo de 1987
logra la transmisión de una señal telegráfica en forma inalámbrica
cubriendo una distancia de cuatro kilómetros. Es él mismo quien
desarrolla un sintonizador para que el transmisor y receptor trabajen a la
misma frecuencia.
Estas primeras comunicaciones transmitían señales en codificación
Morse, esto es, señales alternadas de tonos de frecuencia única de mayor
o menor duración que modulan una señal portadora de radiofrecuencia,
separados por intervalos sin modulante. Ya se estaba transmitiendo
información codificada.
Más tarde otros continuaron aplicando e investigando en este campo,
como
Edwin
Amstrong,
que
desarrolla
en
1918
el
receptor
superheterodino, fundamental para las comunicaciones en amplitud
modulada. Así también sienta las bases para el modulador y detector de
frecuencia modulada, en 1939. Ambos sistemas se siguen utilizando hoy
en día sin variaciones en sus principios de funcionamiento.
Pág. 20
Debido a la dificultad de los equipos basados en válvulas de vacío para
alcanzar altas frecuencias, las primeras transmisiones de radio se
efectúan en frecuencia muy bajas, por ello se denomina a la primer banda
de frecuencias de radiodifusión como Alta Frecuencia (High Frecuency –
HF), surgiendo luego las frecuencias más elevadas como la Muy Alta
Frecuencia (Very High Frecuency – VHF), la Ultra Alta Frecuencia (UHF) y
las microondas. Estas últimas denominadas así por expresarse ya no en
unidades de frecuencia, sino en longitudes de onda, que se encuentran
en el orden de los milímetros.
B. ANTECEDENTES
1.
Comunicaciones en HF
Las primeras comunicaciones sin hilos se basaron en la transmisión de
información codificada, ya que las mismas utilizaron el código Morse para
el envío de textos. Éstas se realizaron a frecuencias que hoy podríamos
denominar de Alta Frecuencia o HF (Ver apéndice A).
Con el correr del tiempo y la aparición de nuevos sistemas de modulación,
la transmisión de la voz fue cobrando importancia, ya que ponía al
alcance de cualquier persona la interpretación de la información
transmitida, anteriormente limitada a personal con preparación para
decodificar la misma, o sea, interpretar los códigos.
El avance de la tecnología tanto en el campo de las comunicaciones
como
en
la
automatización
de
sistemas,
primero
por
medios
electromecánicos y luego mediante el uso de la electrónica, permiten el
envío de información codificada, que es traducida en forma inmediata a
un texto escrito. Este sistema se denominó teletexto o TÉLEX en forma
abreviada.
Pág. 21
Sus orígenes datan de 1935, en donde grandes empresas de telegrafía
desarrollaron un sistema que utilizaba la red telefónica para conectar los
equipos, conocidos como teletipos o simplemente Télex, utilizando una
codificación BAUDOT3, predecesor de los actuales códigos ASCII y
EBCDIC.
El Télex creció rápidamente en todo el mundo, inclusive antes que la
telefonía se automatizara, muchos países tenían radio enlaces Télex de
Alta Frecuencia. Estos enlaces se instalaron por los servicios postales y
telegráficos
estatales
(Postal
and
Telegraph
services
–
PTT’s),
denominados TOR (Telex On Radio).
El estándar de radio más conocido, el R.44 del ex CCITT (Comité
Consultivo
Internacional
de
Telegrafía
y
Telefonía),
actualmente
denominado ITU-R (International Telecommunication Union – Unión
Internacional
de
Telecomunicación,
en
su
rama
de
Radiocomunicaciones), que poseía multiplexación por división de tiempo
en los canales de radio, con corrección de errores por retransmisión.
Con la aparición de las computadoras personales, en la actualidad sigue
siendo utilizado por algunos servicios bajo la denominación RTTY (Radio
Tele Type), que utilizan interfaces entre el ordenador y la radio de muy
bajo costo y software libre.
RTTY (pronunciado en la jerga como ritty), utiliza una variedad de
diferentes métodos de modulación, siendo el más común en de
conmutación por cambio de frecuencias (Frecuency Shift Keying – FSK).
La combinación de una baja velocidad de transmisión de datos (baud
rate) en conjunto con una robusta modulación FSK hace al RTTY
altamente inmune a muchas formas de interferencias de radio. Ello se
debe en parte porque, al igual que la FM, FSK siempre transmite a
máxima potencia.
Pág. 22
Este sistema sigue siendo utilizado por varias armadas, ejércitos y
servicios diplomáticos en el mundo, así como los reportes meteorológicos
de la Guardia Costera de los Estados Unidos de América y muchos
radioaficionados.
Más tarde la Bell desarrolló una segunda generación de equipos de
transmisión,
llamados
módems
(MOduladores-DEModuladores),
denominado “BELL 101 Dataset”, que es el precursor del módem Bell 103
que lanza el uso compartido de recursos de procesador por tiempo. Lo
revolucionario del 101 es que permitía ser enrutado a redes especiales
llamadas “Servicios de datos de área extendida”.
2.
Sistemas de boletines
Un BBS o Bulletin Board System (Sistema de Tablero de Anuncios) es un
software para redes de computadoras que permite a los usuarios
conectarse al sistema a través de Internet, de una línea telefónica, o de
un equipo de radio y utilizando un programa, realizar funciones tales como
descargar software y datos, leer noticias, intercambiar mensajes con otros
usuarios, leer los boletines, etc.
Los tableros de anuncios son en muchas formas un precursor de los
modernos foros del Web y otros aspectos de Internet. Históricamente se
considera que el primer software de BBS fue creado por Ward
Christensen en 1978, mientras que UseNet por ejemplo no empezó a
funcionar hasta el año siguiente.
Fueron muy populares en los años 80 y 90 con más de 300 sistemas
disponibles solo para los usuarios en España en los momentos de mayor
auge. Durante estos años, las BBS se convirtieron en el punto de
encuentro de aficionados a las comunicaciones y desarrolladores de
software. Constituyeron los primeros sistemas públicos de intercambio de
Pág. 23
archivos, incluyendo los primeros programas shareware o los primeros
virus informáticos.
A diferencia de las páginas WEB en Internet, al depender de un
ordenador conectado a un módem, los usuarios tenían que "hacer fila"
mientras el usuario anterior no desconectase una vez terminado, y
liberase la línea, no podía conectarse el siguiente.
Con el auge de Internet de la segunda mitad de los 90 los BBS
decrecieron en popularidad aunque no por ello han desaparecido, hoy
siguen existiendo y se han adaptado a los nuevos tiempos y a Internet,
sirviéndose de la red de redes para facilitar el acceso a los BBS.
Cabe destacar los sistemas unidos por esta red, mantenidos de forma
altruista por sus SysOps (system operators o administradores del sistema)
utilizan un software compatible entre ellos que les permite actuar como
servidor del sistema BBS e intercambiar con otros nodos paquetes de
correo que, moviéndose de nodo en nodo, se distribuyen por todo el
mundo, constituyendo una alternativa de calidad para el correo
electrónico, ajena al spam reinante en foros, news y listas de correo.
Las primeras BBS corrían sobre grandes sistemas (normalmente en
universidades), equipos CP/M u ordenadores, con módems a 300
baudios, lo que hacía exasperantemente lenta la transferencia (un
programa de 64 KB podía tardar hasta 30 minutos en transmitirse). La
aparición de módems a 1200 y 2400 baudios incrementó su popularidad y
comenzaron a crecer. La aparición de los equipos de 16 bits produjo una
migración a las plataformas de cada fabricante, hasta que la caída de
precios de los clones PC (y sobre todo su disco duro notablemente menos
caro, al igual que sus módems internos) supuso la generalización de su
uso en BBS. Al comenzar a estar disponibles sistemas operativos
multitarea como Amiga OS, OS/2, Unix (en sus múltiples variantes),
Pág. 24
Windows 95 o añadidos al MS-DOS como Windows 3.1 aumenta el
número de BBS y otras de horario restringido pasan a 24 horas, al poder
usar los SysOps su propio ordenador en lugar de necesitar de uno
dedicado. Esto coincide en el tiempo con la aparición de los módems de
14.400 baudios, que marcan un salto en la velocidad de las
comunicaciones.
Junto con la aparición de redes de particulares como Fidonet, WWIVnet o
VirtualNET, muchas empresas de informática comenzaron a mantener sus
propias BBS para soporte de sus productos (foros de soporte, parches,
drivers, versiones shareware de Antivirus o compiladores), a la vez que
prolifera el uso de estos sistemas vía radio entre los radio clubes y los
radioaficionados.
Ilustración II-1: LUSAT-1
La Universidad de Mendoza posee en la actualidad un sistema BBS, que
comenzó a operar en el año 1988, utilizando conexiones en las bandas de
HF, VHF y UHF. Inclusive se firmaron acuerdos con AMSAT (radio
AMateur SATellite corporation) de Argentina4, siendo la estación LU1MUM
la primera en recibir y decodificar los parámetros orbitales del primer
satélite argentino de órbita baja (LEO – Lower Earth Orbit) LUSAT-1
puesto en órbita el 20 de enero de 1990. En ella se generaron
Pág. 25
innumerables trabajos a lo largo de los 19 años, siendo los más recientes
presentados en las Jornadas de Ciencia y Tecnología de la Universidad
de Mendoza.
3.
Transmisión de datos vía satélite
La transmisión de datos vía satélite han evolucionado desde la puesta en
órbita del Sputnik1 (compañero o satélite, en ruso) el 4 de octubre de
1957, el cuál solo transmitía señales de presión y temperatura codificadas
en forma de tonos de audio en las frecuencias de 20,007 y 40,002 MHz.
En la actualidad la tierra se halla rodeada por una constelación de
satélites artificiales de diversos usos. En particular los de comunicaciones
merecen una referencia en este trabajo.
En general las comunicaciones satelitales cuentan con la ventaja de
proveer alcance en prácticamente toda la extensión del globo, con
algunas salvedades dependiendo del sistema de comunicaciones utilizado
y
del
tipo
de
órbita
que
posean.
Brindan
comunicaciones
en
prácticamente todo el espectro radioeléctrico, pero especialmente en la
banda de UHF y las microondas (Ver apéndice A).
Dentro de las desventajas de estos sistemas se halla fundamentalmente
el costo, muy elevado respecto a otros servicios, justificable solamente
cuando no existen otras alternativas. Si bien hay servicios de bajo costo o
gratuitos la calidad del servicio brindado es deficiente y solo es útil a los
fines de comunicaciones amateur u de muy bajas tasas de transferencia
de información. Por otra parte, todos estos servicios son explotados por
empresas privadas de comunicaciones o agencias gubernamentales, no
pudiendo el usuario, ejercer un control directo sobre las comunicaciones,
creándose una dependencia del operador. Esta dependencia es la que
llevó a evaluar otras alternativas, tal como lo propone el presente estudio.
Pág. 26
C. MARCO TEÓRICO
En este apartado se evaluarán los diversos aspectos teóricos,
tecnológicos y de diseño que deben tomarse en consideración al
momento de efectuar los cálculos y la selección de los componentes del
sistema.
1.
Modelo ISO/OSI
El desarrollo de las comunicaciones digitales ha llevado a la creación de
un modelo de referencia aplicable al proceso lógico de un sistema de
comunicaciones. Los sistemas de comunicaciones que emplean los
procedimientos y métodos de comunicación normalizados se denominan
“Sistemas Abiertos” y dicha interconexión se denomina “Interconexión de
Sistemas Abiertos (“Open Systems Interconnection, OSI). Este modelo
concuerda
con
los
principios
establecidos
por
la
Organización
Internacional de Normas (“International Standards Organization, ISO) para
la interconexión de sistemas abiertos.
El Modelo de Referencia tiene como objetivos:
1. Especificar una estructura lógica universalmente aplicable que abarque
las necesidades de las aplicaciones del UIT-T
2. Servir de referencia durante el desarrollo de nuevos servicios de
telecomunicación, incluidos los posibles servicios recomendados por el
UIT-T, y la definición de los procedimientos correspondientes
3. Permitir que diferentes usuarios se comuniquen entre sí, solicitando
una reutilización compatible de las características de comunicación
Pág. 27
4. Hacer posible una evolución de las aplicaciones del UIT-T asegurando
una flexibilidad suficiente para que puedan incorporarse los adelantos de
la tecnología y las crecientes necesidades de los usuarios
5. Permitir la comparación de las nuevas necesidades de usuario
propuestas con los servicios de usuario existentes, lo que hará posible
satisfacer las nuevas necesidades de una manera compatible con los
servicios existentes recomendados por el UIT-T.
En su Recomendación X.200, el UIT-T presenta la finalidad, el marco y la
función de la estructura de un modelo de referencia denominado “Modelo
de Referencia ISO/OSI” aplicable al proceso lógico de un sistema de
comunicaciones. Este modelo permite que se definan métodos de
interrelación entre diferentes redes del mismo tipo o de tipos diferentes,
de modo que la comunicación se establezca tan fácilmente por una
combinación de redes como por una sola red
La técnica básica de estructuración del Modelo ISO/OSI es la
estratificación. Con arreglo a esta técnica, se considera que cada sistema
abierto está compuesto lógicamente por un conjunto ordenado de
subsistemas. Los subsistemas adyacentes se comunican a través de su
frontera común. Los subsistemas de un mismo rango N forman
colectivamente la capa N del Modelo ISO/OSI. Un subsistema N consta
de una o varias entidades N en la correspondiente capa N (una entidad N
es un elemento activo de un subsistema N, por ejemplo, un convertidor de
protocolo). Las entidades de una misma capa, pero en diferentes
sistemas, que deben intercambiar información para alcanzar algún
objetivo común, se denominan “entidades pares” y entidades de capas
adyacentes interactúan a través de su frontera común. Por ejemplo, los
servicios que provee la Capa Enlace de Datos a la Capa Red son la
combinación de los servicios de ella misma más los de la Capa Física. En
Pág. 28
general, cada capa N proporciona servicios N a las entidades N+1 de la
capa N+1. Se supone que la capa más alta representa todas las
utilizaciones posibles de los servicios que proporcionan las capas más
bajas.
La capa de mayor nivel sólo asegura servicios a los procesos del usuario
final. En este contexto el término “aplicación” se refiere al conjunto
completo de procesos involucrados en un cierto servicio de usuario, por
ejemplo, el correo electrónico. La forma de prestación de un servicio por
dos entidades situadas, por lo general, en máquinas diferentes, debe
estar bien definida y reglamentada de antemano para que puedan
interactuar las entidades involucradas en la prestación del servicio. La
manera como las dos entidades cooperan para prestar el servicio se
denomina Protocolo. Cada protocolo está concebido para prestar un
servicio único y bien definido, y el conjunto de capas en las cuales se
descompone el sistema es el mismo en cada máquina y cada capa presta
el mismo servicio a la capa inmediata superior. La capa de más bajo nivel,
la Capa Física, es la que está conectada directamente al medio físico de
transmisión.
En la siguiente figura se observa un ejemplo del Modelo de Referencia
ISO/OSI con un nodo intermedio y en el caso de transmisión por
paquetes.
Pág. 29
Ilustración II-2: Modelo de Referencia ISO/OSI
La
elaboración
de
la
trama
a
transmitir
es
un
proceso
de
“encapsulamiento”, en el cual cada capa, excepto la Capa Física, agrega
uno o más campos a la información que viene de las capas superiores.
Cada capa considera a los bloques que vienen desde arriba simplemente
como “datos o información” sin preocuparse acerca de su semántica y
sintaxis. La trama final se transmite y en el extremo receptor en cada una
de las capas se toma la acción especificada en los correspondientes
elementos de servicio y transfiere hacia arriba lo que considera como
“datos o información”. La configuración de la trama en cualquiera de las
capas dependerá del tipo de protocolo par-a-par utilizado.
La manera mediante la cual tiene lugar la comunicación en la arquitectura
OSI se muestra en la siguiente figura.
Pág. 30
Ilustración II-3: Conformación de una trama OSI
Las siete capas del modelo tienen funciones específicas dentro de la
lógica de un proceso de comunicación entre dos usuarios. De acuerdo
con estas funciones, las Capas Física, Enlace y Red son las que
intervienen directamente en la transmisión de la información; por esta
razón se dice que ellas desempeñan funciones de red, ejemplificadas en
las figuras que siguen.
Ilustración II-4: Capas de Red del modelo OSI
Pág. 31
Por otra parte, las capas superiores Transporte, Sesión, Presentación y
Aplicación tienen protocolos de alto nivel cuyas funciones están
relacionadas con los usuarios finales, ya que están asociadas con éstos y
no con la red. Para estas capas la red es completamente transparente.
Ilustración II-5: Capas de Usuario del modelo OSI
La Transmisión de Datos propiamente dicha tiene que ver con los cuatro
primeros niveles del modelo de referencia incluyendo la conexión física. A
continuación vamos a definir a grandes rasgos algunas de las
características y funciones de las cuatro primeras capas.
Fases de una Comunicación
En el caso de protocolos orientados a conexión, los servicios que proveen
las diferentes capas deben incluir condiciones para el establecimiento de
la conexión, la transferencia de los datos y la terminación de la conexión.
Las entidades de la misma categoría en cada nivel de la arquitectura OSI
deben primero establecer una conexión, luego efectuar la transferencia de
datos de acuerdo con la aplicación y finalmente terminar o liberar la
conexión.
Pág. 32
Nótese que en cada una de estas fases hay que utilizar las cuatro
primitivas de servicio.
2.
Medio Físico
a)
Propagación electromagnética
La propagación de las ondas electromagnéticas se debe a la
autogeneración de campos eléctricos y magnéticos variables en el tiempo,
que progresan por el espacio.
James C. Maxwell desarrolló la teoría que explica el fenómeno de
propagación, aún cuando la fuente que inicialmente generó el fenómeno
de la onda electromagnética haya desaparecido, mediante un sistema de
ecuaciones que relaciona los campos eléctrico y magnético y sus
variaciones.
Es bien sabido que las mismas viajan inclusive a través del vacío
absoluto, así como por medios de diferente índole. En general una buena
aproximación suele ser el estudio de las ondas electromagnéticas como
haces de energía, del mismo modo que lo hace la luz –siendo ella misma
una forma de onda– lo cual es válido para frecuencias relativamente
elevadas.
A este modelo se lo denomina óptica electromagnética, cuyas leyes
pueden expresarse en función de las expresiones desarrolladas para
ondas que progresan en el espacio, su refracción y reflexión.
Pág. 33
Ilustración II-6: Modos de propagación de una onda electromagnética
En
general
un
medio
cualesquiera
está
caracterizado
por
su
conductividad σ, la permitividad eléctrica ε, y la permeabilidad magnética
µ.
Los campos eléctricos y magnéticos pueden ser representados por
vectores, ya que se les puede asignar una intensidad, dirección y sentido
de acción. En la atmósfera, dependiendo de varias condiciones, estos
parámetros varían en el espacio y con el tiempo, pero en particular existe
una capa altamente ionizada, denominada ionosfera, que se comporta de
manera más próxima a un medio semiconductor y cuyas características
difieren sustancialmente de otras capas, normalmente dieléctricas. Algo
similar ocurre en el caso de la tierra, que contiene agua y sales disueltas,
mucho más conductiva que el aire, aún si este presenta altos valores de
humedad.
Pág. 34
En estos casos podemos considerar un medio dieléctrico casi ideal y un
medio conductor no perfecto:
ε1 ≅ ε2
µ1 ≅ µ2
Zo1 = (µ1/ε1)1/2 ≅ (µ0/ε0)1/2=376,7 Ω
Zo2 = (jωµ2 /σ2)1/2
Ecuación II-1: Condiciones de refracción en tre un medi dieléctrico y uno conductor
Siendo Zo la impedancia característica, una forma de resumir las
características del medio. Se deberá, además, aplicar la siguiente
relación:
senδ
µ1 Zo2
⎯⎯ = ⎯⎯⎯
senα
µ2 Zo1
Ecuación II-2: Expresión general de la Ley de Snell
Lo cual, con las expresiones dadas, puede expresarse:
senδ / senα = (jωµ2 /σ2)1/2 = (ωµ2 /ε2)1/2 ∠45°
Ecuación II-3: Expresión particular de la Ley de Snell para el caso de estudio
Siendo α el ángulo de incidencia y δ el ángulo de refracción, ambos
respecto a la normal a ambas superficies. En estos casos resulta que δ<α
y el ángulo refractado tendrá un valor muy reducido para cualquier ángulo
de incidencia. Se ve que independientemente del ángulo de incidencia,
siempre
existe
una
onda
refractada,
en
dirigida
en
general
perpendicularmente a la interfase entre los dos medios.
En el caso de la onda reflejada, con β como ángulo de reflexión, siempre
se verifica que:
Pág. 35
senβ = senα
Ecuación II-4: Ley de la reflexión de la óptica
Existe además un cambio de fase en alguno de los campos, dependiendo
de la polarización con la que incida, siendo esta la orientación del campo
eléctrico.
En particular, cuando la dirección del campo magnético es paralela a la
superficie de separación puede demostrarse la existencia de un ángulo de
incidencia tal que no se observa una onda reflejada. En otras palabras la
señal es refractada totalmente. , lo que evitaría el retorno hacia la
superficie terrestre. A este valor particular de α se lo conoce como ángulo
de Brewster ⎯α, cuyo valor surge de la expresión:
Zo1 cosα - Zo2 cosδ
Eor
⎯⎯ = ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ = 0
Zo1 cosα + Zo2 cosδ
Eoi
Ecuación II-5: Expresión del coeficiente de reflexión
sen ⎯α = [ε1 (ε1 + ε1)]1/2
Ecuación II-6: Ángulo de Brewster para medios no ferromagnéticos
Si la onda incidente está polarizada de una forma cualquiera, es decir con
su campo eléctrico orientado de forma tal que el magnético no es paralelo
a la superficie de separación de ambos medios, existirá un valor de ⎯α
para el que el campo eléctrico reflejado quedará polarizado únicamente
en forma paralela a la superficie de separación.
A este fenómeno se lo conoce como polarización por reflexión.
Pág. 36
b)
El canal ionosférico
La Ionosfera es una región atmosférica con elevada densidad electrónica
que permite la transmisión y reflexión de las señales HF. Esta alta
densidad electrónica está relacionada con el índice de refracción y es, por
tanto, la responsable de las sucesivas refracciones que la señal
experimenta al entrar en la Ionosfera y que permiten su propagación. Este
proceso de propagación se puede observar desde dos puntos de vista,
por un lado una visión más detallada, que describe paso a paso el camino
seguido por las señales a través de capas de diferentes densidades
electrónicas e índices de refracción y por otro, una visión general, que
puede ejemplificarse utilizando un modelo geométrico simplificado para
aproximar la trayectoria recorrida desde el transmisor al receptor. Sin
embargo, para un estudio más exhaustivo de la propagación de ondas de
radio, es necesario recurrir a otro tipo de modelos y procedimientos, de
este modo, aparecen las técnicas de trazado de rayos.
Ilustración II-7: Propagación ionosférica
Pág. 37
Asimismo, ha sido preciso introducir los perfiles de densidad electrónica
que reflejan la distribución de la densidad de electrones en las distintas
capas ionosféricas y aportan a este tipo de técnicas, la información del
estado de la Ionosfera necesaria para trazar paso a paso el camino
seguido por la señal. Estos perfiles se calculan a través de modelos o
directamente a partir de los datos experimentales.
También es necesario definir algunos parámetros para caracterizar el
canal ionosférico, es decir, la frecuencia de transmisión de la señal, el
ángulo de elevación, la máxima frecuencia utilizable, la mínima frecuencia
utilizable, los distintos modos de propagación, la absorción de la señal y
las características de la señal recibida.
Lo expuesto anteriormente se debe a que la ionosfera posee un
comportamiento sumamente dinámico, sujeto a la radiación y actividad
solar,
variaciones
en
el
campo
magnético
terrestre,
fenómenos
meteorológicos cuyos efectos alcancen las capas superiores de la
atmósfera, etcétera, haciendo que el enlace varíe en forma constante,
incluso en el transcurso de un día.
Esta tarea es sumamente laboriosa y compleja, por lo que necesita de
series de datos estadísticos en series de tiempo sumamente prolongadas,
siendo útil en cuanto se deseen enlazar dos puntos fijos. Si se trata de
unidades móviles, o de diversos puntos fijos distribuidos de forma
arbitraria en regiones de gran extensión el problema se torna mucho más
complejo y escapa a los alcances de este trabajo.
En estos casos la práctica indica el uso de otras técnicas de
comunicaciones.
Pág. 38
c)
Técnicas de diversidad
Para superar las variaciones en medio de propagación o canal
ionosférico, es necesario aplicar técnicas que permitan compensar la
variabilidad de éste y por lo tanto del enlace.
La dinámica de la señal en estos casos se conoce con el nombre de
desvanecimiento o fadding, ya que se observa como una variación en la
intensidad de la señal medida en el receptor, que crece o decae
continuamente en forma más o menos rápida, pudiendo descender por
debajo de los umbrales de sensibilidad del equipo receptor o quedar
enmascarada por otras señales o ruido.
Debido a que las condiciones de propagación en un determinado instante
y punto del espacio dependen fuertemente del tipo de señal emitida, una
de las técnicas de diversidad utilizada es la de diversidad de frecuencia.
Esta se basa en el uso de dos o más frecuencias para la transmisión de la
información en forma simultánea y aprovechando la dependencia de la
trayectoria con la frecuencia, se logra que el desvanecimiento para ambas
señales sea diferente, si estas están convenientemente separadas en
frecuencia, siendo necesario en el receptor, el sensado de la calidad entre
ambas señales para decidir cuál es recibida con mejor nivel y conmutar a
esta a fin de mantener la mejor calidad de señal.
Esto lleva a la duplicación del equipo de transmisión y a la duplicación del
receptor o el uso de complejas técnicas de conmutación y sensado para
alternar entre señales de distinta frecuencia.
Otra de las técnicas utilizadas es la de la diversidad espacial, donde se
emite solo una señal y se duplican los elementos receptores, que pueden
ir desde la duplicación de los equipos receptores a la duplicación del
Pág. 39
sistema de antenas, mediante el uso de técnicas de conmutación de ellas
mediante la medición de la intensidad de señal.
Si bien a primera vista aparece semejante al sistema anterior en cuanto a
la duplicación de elementos del sistema, existen dos grandes diferencias:
la primera de ellas es que generalmente duplicar el equipo transmisor
suele ser más costoso, ya que es el que utiliza mayor potencia y en
radiofrecuencias el manejo de señales de alta frecuencia y potencias
elevadas, como la utilizadas en HF, suelen incrementar grandemente los
costos de los dispositivos. La segunda es que la medición de la potencia
de la señal recibida puede hacerse por medio del sensado del nivel de
portadora, siendo la complejidad de estos sistemas de una muy baja
complejidad y costo.
d)
Aspectos limitantes de la propagación
Los elementos limitativos que hay que tomar en cuenta en el diseño de un
sistema de transmisión son, entre otros:
Atenuación:
La atenuación en la intensidad de la señal es su decrecimiento a medida
que se propaga desde la fuente hasta el extremo receptor. Es una función
de la distancia, del contenido de frecuencia de la señal y de los
parámetros eléctricos distribuidos del medio de transmisión (resistencias,
inductancias y capacitancias).
Ancho de Banda:
Es la cantidad de frecuencias en la banda útil de la señal y está basado
sobre la velocidad de información a transmitir y en el método de
codificación y modulación. El ancho de banda de la señal y el ancho de
banda del canal son dos conceptos distintos. El ancho de banda útil del
Pág. 40
canal generalmente es fijo, es un parámetro físico. Sin embargo, debe
verificarse, para una buena transmisión, que el ancho de banda útil del
canal sea igual o mayor que el ancho de banda útil de la señal. El ancho
de banda del canal influye enormemente en la velocidad máxima de
transmisión
y
su
insuficiencia
es
la
causa
de
la
interferencia
intersimbólica.
En general, la velocidad de transmisión es proporcional al ancho de
banda disponible del canal o medio de transmisión.
Ecos:
Los ecos son producidos por reflexiones de la energía hacia la fuente. En
transmisión de voz, es la repetición de sonidos producidos por corrientes
que regresan por el circuito y que han sido reflejadas por obstáculos
eléctricos, por ejemplo, por desacoplamiento de impedancias. En el caso
de transmisión de datos, es el efecto de una onda reflejada a partir de una
onda primaria, la cual llega a cualquier terminal del circuito con una
amplitud y fase suficientes para ser confundida con una onda primaria. El
eco, igual que en el caso de señales analógicas, se produce por
desacoplamiento de impedancias en el trayecto recorrido por la señal.
Los factores asociados al eco son de gran importancia; estos factores son
la intensidad y el tiempo de retardo (delay) o latencia. En cuanto a la
transmisión digital, el UIT-T ha normalizado todos los aspectos
relacionados con el eco.
Resonancias (“Singing”):
Este es un eco que es muy difícil de controlar y que ocurre generalmente
a las frecuencias para las cuales el circuito o partes de él son resonantes.
Pág. 41
Diafonía:
Es el fenómeno mediante el cual una señal transmitida por un circuito o
canal de transmisión es detectable en otro circuito o canal cercanos. Este
fenómeno puede ser creado por el acoplamiento electrostático o
electromagnético entre canales. La intermodulación en un amplificador no
lineal utilizado en común por varios canales en un sistema a portadora es
también una fuente de diafonía.
Ruido:
Son señales espurias que pueden distorsionar y aún enmascarar la señal
transmitida. Su origen puede ser interno al circuito o externo a él. En
transmisión de datos es de especial importancia el ruido impulsivo, el cual
generalmente es producido por tormentas eléctricas, motores eléctricos y
por la apertura y cierre de contactos en los equipos de señalización y
conmutación. Este tipo de ruido produce cadenas de errores en las
secuencias digitales, denominadas comúnmente “ráfagas de errores”.
Distorsión:
No existen trayectorias de transmisión que permitan la reproducción
perfecta de las señales de entrada. Como en el caso del canal de voz, la
máxima velocidad de transmisión está limitada no solamente por el ancho
de banda del canal sino también por los siguientes parámetros que son de
fundamental importancia:
•
La distorsión de atenuación
•
La distorsión de retardo de fase
•
La fluctuación de fase (“jitter”)
Pág. 42
•
La distorsión no lineal
Esta última es producida por la presencia de elementos no lineales en el
sistema (válvulas electrónicas, diodos, transistores, transformadores,
moduladores, etc.).
El gran incremento en la demanda de servicios confiables para la
transmisión de datos tanto a cortas como a largas distancias, ha llevado a
la necesidad de buscar métodos más refinados para la corrección de las
deficiencias normales en la transmisión. De las características señaladas
más arriba, las más importantes en la transmisión de datos son la
distorsión y fluctuación de fase, la atenuación y el ruido impulsivo.
En la transmisión de voz el oído humano puede tolerar la distorsión de
fase y una cantidad limitada de ruido impulsivo. Esto se debe a la
capacidad de resolución del oído, lo cual le permite que las componentes
de frecuencia diferentes sean registradas separadamente con una
dependencia de fase bastante pequeña. Pero en la transmisión de datos
se requiere un alto grado de linealidad fase-frecuencia.
e)
Modulación
Las señales producidas mediante los métodos de codificación de
impulsos (PCM), así como las señales de datos de terminales digitales y
dispositivos afines, generalmente no se transmiten a gran distancia en la
forma de señal de banda de base, es decir, tal como se generan, sino que
se transmiten en forma de una señal modulada en forma analógica,
La modulación digital se realiza en un dispositivo denominado “MODEM”
(de las palabras MOdulador y DEModulador) en el cual los dígitos binarios
modulan la amplitud, la frecuencia o la fase de una señal sinusoidal, la
portadora.
Las formas básicas de la modulación binaria mediante portadora
modulada son:
Pág. 43
1. La Modulación Binaria de Amplitud (Amplitude-Shift Keying, ASK)
2. La Modulación Binaria de Frecuencia (Frequency-Shift Keying,
FSK)
3. La Modulación Binaria de Fase (Phase-Shift Keying, PSK)
Ilustración II-8: Señales Binarias Moduladas
Métodos de Desmodulación
Esencialmente hay dos métodos comunes de desmodulación o detección
de señales moduladas con portadora sinusoidal:
1. La “Desmodulación Sincrónica o Coherente”
2. La “Detección de Envolvente”
La desmodulación o detección sincrónica o coherente consiste en
multiplicar la señal modulada recibida por la portadora, generada
localmente, y mediante filtrado pasa bajo se obtiene la señal original
portadora de información.
Pág. 44
Es necesario que la frecuencia y la fase de la portadora local en el
receptor sean idénticas a las de la portadora en el transmisor. Si la
frecuencia y la fase son diferentes, se produce una fuerte atenuación que
puede hacer desaparecer el mensaje. Para evitar esta atenuación se
utiliza dispositivos de sincronización en el receptor a fin de lograr la
coherencia entre las dos portadoras.
Hay que hacer notar que con osciladores de gran precisión puede
mantenerse la identidad entre las dos frecuencias, pero el sincronismo de
fase es muy difícil de alcanzar, particularmente en transmisión a grandes
distancias.
Con la detección de envolvente se evita los problemas de sincronización
de fase y de frecuencia de la detección coherente; sin embargo, la
detección de envolvente no se puede aplicar en sistemas de modulación
de fase, porque el proceso de detección de envolvente elimina la fase de
la señal.
Comparación entre modulaciones binarias
En cualquier sistema de modulación digital la meta de un buen diseño es
la de lograr el mejor compromiso entre la probabilidad de error Pe , el
rendimiento de transmisión ηB , la relación S/N normalizada γ y la
complejidad del equipo. Sin embargo, en la práctica la selección de un
esquema
de
modulación
depende
más
bien
de
la
aplicación
correspondiente, de los equipos existentes o disponibles, y de los
requerimientos de potencia.
Vamos a comparar los sistemas en relación con la potencia; a este efecto,
suponiendo que la frecuencia de señalización fb (o velocidad de
transmisión Vi(bps)), la probabilidad de error Pe y las condiciones de ruido
son las mismas.
Pág. 45
En la figura se grafica la probabilidad de error Pe en función de γ para
todos los sistemas binarios vistos, donde:
γ =A2 Tb/ 2η
Ecuación II-7: Relación señal a ruido normalizada
es la relación S/N normalizada.
El eje de las abscisas debe entenderse como una función de la potencia
pico recibida (o transmitida) A2, siendo el valor pico A el mismo para todos
los sistemas. La potencia promedio en ASK es A2/4, mientras que es A2/2
en FSK, PSK y DPSK, donde A es la amplitud de la portadora a la entrada
del receptor.
Las curvas de la figura muestran, para un Pe dado, que el sistema PSK es
el que requiere menor potencia, seguido de DPSK, FSK coherente, FSK
no coherente, ASK coherente y ASK no coherente.
Si la comparación se hace en términos de la potencia promedio, entonces
ASK y FSK tendrían las mismas características para un mismo Pe, pero
como el diseño, y por supuesto el costo, de los equipos de transmisión y
recepción dependen más bien de la potencia pico que de la potencia
promedio, la comparación se hace respecto a la potencia pico requerida y
es lo que se ilustra en la figura. Con este criterio, el sistema ASK casi no
se emplea por la alta potencia pico que demanda y por los problemas de
ajuste de umbral; el sistema FSK coherente tampoco se emplea debido
más que todo a los problemas de sincronización de las portadoras
utilizadas.
Pág. 46
Ilustración II-9: Error en modulación binaria
En la práctica, los sistemas más utilizados son entonces el PSK, el DPSK
y el FSK no coherente. Los módems comerciales a menudo trabajan con
estos tres tipos de modulación.
En cuanto a la instrumentación práctica de estos sistemas, los sistemas
PSK, DPSK, FSK y ASK difieren muy poco en lo que se refiere a la
instrumentación del transmisor, pero en el receptor la complejidad
dependerá de si se utiliza detección coherente o no coherente, pues la
detección coherente es, sin duda, más compleja. Entre los sistemas no
coherentes, el DPSK es menos complicado que el FSK no coherente. Por
otro lado, si en el canal se produce “desvanecimiento (fading)” de la señal,
Pág. 47
entonces hay que utilizar sistemas no coherentes debido a la dificultad
para establecer la sincronización local cuando hay perturbaciones en el
canal. Sin embargo, si el transmisor tiene limitaciones severas en cuanto
a la potencia disponible (caso de satélites, estaciones remotas y
comunicaciones espaciales), debe utilizarse los sistemas coherentes ya
que ellos demandan menor potencia que los no coherentes para una
velocidad de señalización y probabilidad de error dadas. En un caso
práctico el diseñador del sistema debe ponderar cada situación y
seleccionar un sistema de acuerdo con las especificaciones que se
establezcan para el proyecto. Sin embargo, podemos establecer algunos
criterios o guías para simplificar el procedimiento de selección. Estas
guías son las siguientes:
1. Si el ancho de banda es el parámetro más importante, los sistemas
DPSK y el PSK son los más apropiados.
2. Si el consumo de potencia es lo más importante, los sistemas más
apropiados son el PSK y el DPSK.
3. Si la complejidad del equipo es un factor limitativo y las condiciones
del canal lo permiten, los sistemas no coherentes son preferibles a
los coherentes.
Una fuente muy importante de información sobre los sistemas de
modulación digital prácticos y sus aplicaciones son los catálogos de los
fabricantes y vendedores de equipos.
Modulación M-aria
La mayoría de los sistemas de transmisión de datos a baja velocidad
opera bajo el principio de la codificación binaria. En tales casos, la
Pág. 48
frecuencia de señalización está limitada a un valor del orden del ancho de
banda del canal de transmisión. Sin embargo, si el nivel de ruido o
cualquiera otra distorsión de la señal lo permite, se pueden transmitir M
valores de amplitud, frecuencia o fase de una portadora sinusoidal. En
esta forma, cada baudio puede transportar más de un bit de información,
es decir, el rendimiento del canal aumenta. Las técnicas M-arias en ASK
y PSK no aumentan el ancho de banda requerido, mientras en FSK M-aria
el ancho de banda requerido es mayor para un mismo incremento en el
“empaquetamiento” de bits. Utilizando las técnicas M-arias se puede
transmitir información, sobre un canal telefónico, hasta 14400 bps con una
velocidad de modulación máxima de 2400 baudios. Velocidades de
información superiores a 14400 bps se pueden lograr pero solamente
mediante compresión de datos. Por ejemplo, el Módem UIT-T V.32
permite la transmisión, sobre un canal telefónico, a una velocidad de 9600
bps y con una velocidad de modulación máxima de 2400 baudios; con
técnicas de control de error y compresión de datos puede llegar hasta 56
Kbps, como es el caso del Módem UIT-T V.90.
En los enlaces de microondas usualmente se utiliza PSK 4-ario y 8-ario;
por ejemplo, se utiliza PSK 4-ario en el sistema satelital SPADE para la
transmisión de señales de voz en PCM mediante el satélite INTELSAT,
con una velocidad de transmisión de 64 kbps y un ancho de banda de 38
kHz.
En la práctica pocas veces se encuentra un canal que tenga el ancho de
banda exacto para transmitir una señal mediante técnicas binarias.
Cuando el ancho de banda es el factor limitativo, se utiliza técnicas Marias para transmitir información sobre el canal pasa banda.
Aún cuando el canal tenga un ancho de banda mayor que el requerido en
modulación binaria, las técnicas m-arias se utilizan para mejorar la
inmunidad al ruido aunque se aumente la demanda de potencia; pero, por
otro lado, se aumenta el rendimiento de transmisión por el canal. En
Pág. 49
resumen, las técnicas PSK y DPSK M-arias conservan el ancho de banda
aunque se aumenta el requerimiento de potencia, mientras que las
técnicas FSK M-arias consumen menor potencia pero aumentan el ancho
de banda requerido. Los sistemas más utilizados en la práctica son el
PSK M-ario, el DPSK M-ario y el FSK M-ario de Banda Ancha.
En los sistemas binarios, hemos visto, el modulador procesa cada dígito
binario de duración Tb asignándole una cualquiera de dos señales
diferentes, siendo la velocidad de transmisión:
Vi = 1/Tb (bps)
Ecuación II-8: Velocidad de transmisión en sistemas binarios
En los sistemas M-arios el mecanismo de modulación es similar. En
efecto, el modulador M-ario procesa, en el mismo tiempo Tb , bloques de
L dígitos binarios asignándole a cada bloque distinto una cualquiera de M
señales diferentes posibles, de acuerdo con la relación:
M = 2L
Ecuación II-9: Orden del sistema de modulación
La velocidad de transmisión ha aumentado L veces, es decir, ahora es:
Vis = L.Vi (bps)
Ecuación II-10: Velocidad de transmisión para sistemas M-arios
pero se habrá introducido algunas restricciones sobre la potencia y el
ancho de banda de la señal transmitida, factores que dependerán del
esquema de modulación utilizado.
Codificación y modulación compuesta
Pág. 50
Codificación
Se puede demostrar que la máxima velocidad de modulación (en baudios
o impulsos por segundo) que un canal ideal puede soportar es del orden
del ancho de banda del canal, y los canales de voz, cuyo ancho de banda
es de aproximadamente 3 Khz., pueden transmitir teóricamente hasta
3000 baudios. Los canales reales, debido al ruido y a los diferentes tipos
de distorsión, tienen un ancho de banda efectivo mucho más angosto.
Cuando los datos se transmiten a velocidades relativamente bajas (hasta
1200 bps), la señal modulada puede llevar la información en forma
binaria. En general, el contenido de información de una señal codificada
se puede expresar mediante la expresión:
I = log2 m (bits)
Ecuación II-11: Tasa de información
donde I es la cantidad de información, en bits, y m el número de estados
posibles.
En el caso binario m = 2 y la información transmitida es de 1 bit por
impulso o por baudio. Nótese que la palabra “bit” es una medida de la
cantidad de información, pero como la palabra “bit” viene de la
contracción inglesa “binary digit”, se ha generalizado el uso de la palabra
“bit” para indicar también el impulso o dígito binario. Se debe estar atento
a esta situación un poco ambigua y diferenciar cuándo la palabra “bit”
significa “cantidad de información” y cuándo significa “impulso o dígito
binario”.
Se puede demostrar también que si los impulsos tienen una duración Tb,
la velocidad de información se puede expresar en la forma:
Pág. 51
Vi = (1/ Tb) . log2 m = Vb . log2 m (bps)
Ecuación II-12: Velocidad de información
donde Vb=1/Tb es la velocidad de modulación, en baudios. Nótese que
en el caso binario, las velocidades de información y de modulación son
iguales numéricamente.
3.
Protocolos de transmisión de datos
Cualquier estudio o aplicación de los principios de la transmisión de datos
es difícil sin una comprensión clara y precisa de los términos utilizados.
En primer lugar vamos a definir lo que es la comunicación digital.
La Comunicación Digital es la estructura necesaria para transportar
información codificada desde un punto a otro punto. Estos dos puntos
pueden estar separados en el tiempo o en la distancia, y desde el punto
de vista del usuario final de la información, la transmisión sin falla de la
información tiene un valor agregado de gran importancia.
Un aspecto fundamental a considerar, es el sistema de transmisión de
datos, debido a que existe una gran diversidad de estructuras de
protocolos.
Cada una de ellas tiene fortalezas y debilidades que deben evaluarse en
relación al ámbito y condiciones externas en las cuales van a ser
utilizados.
Uno de los aspectos condicionantes es el medio por el cual van a ser
transmitidos los datos, ya que el éste condiciona ciertos aspectos de la
estructura de los datos transmitidos y que pone a prueba la robustez de
los protocolos en cuanto a la fiabilidad y velocidad de la información
transferida.
Pág. 52
Otra faceta a observar es la difusión de las estructuras de protocolos ya
que mientras más conocida sea, tanta más información puede obtenerse
al respecto, mayor el conocimiento sobre los diversos aspectos de la
misma y menores las posibilidades da fallos en la aplicación de esta.
Bajo esa perspectiva, teniendo en cuenta que es deseable una cierta
capacidad para transmitir datos que requieren una tasa de transferencia
considerable y que la variedad de los datos a enviarse es amplia se
considerarán solo aquellos sistemas de transmisión de datos que se
ajusten a estos objetivos.
a)
Conceptos básicos
Uno de los conceptos a tener en cuenta es la velocidad de transmisión.
Por consiguiente se hace necesario definir las velocidades de transmisión
y evitar la confusión que se ha creado. Un ejemplo muy común es la
confusión entre el baudio, el bit y el bit por segundo (bps).
El baudio es un parámetro de naturaleza eléctrica que representa la
velocidad de modulación o velocidad básica de transmisión en impulsos
por segundo y está muy relacionado con el ancho de banda del canal.
Estrictamente hablando, el baudio es un enunciado de la velocidad de
señalización e indica cuántos impulsos de portadora son apropiados para
transmitir información por unidad de tiempo sobre un canal dado.
Por otro lado, el bit es la unidad de información y es una medida de la
cantidad de información contenida en un mensaje dado y que puede
transmitirse mediante impulsos o en cualquier otra forma. El baudio no se
refiere entonces a la cantidad o flujo de información; la cantidad de
información que se puede “empacar” en cada baudio se representa por el
número de bits por baudio, y la velocidad o flujo de la información se
expresa en bits por segundo (bps).
Pág. 53
La velocidad de modulación en un canal dado generalmente es fija,
mientras que la velocidad de la información puede ser variable. En un
sistema estrictamente binario sucede que cada impulso contiene un bit de
información, de modo que en este caso la velocidad de la información, en
bps, y la velocidad de modulación, en baudios, es la misma.
Otro parámetro importante entonces es conocer la capacidad del medio
o del canal. En efecto, los medios de transmisión están expuestos a
diversas perturbaciones propias del mismo que alteran las señales de
datos en el curso de la transmisión produciendo errores en el punto de
destino de la información. Para caracterizar esta situación, Shannon
[Shannon, 1948] demostró que la capacidad de transmisión de un canal,
en bps, venía dada mediante la expresión
C = B+ log2 (1+ S/N) [bps]
Ecuación II-13: Capacidad de canal
donde S es la potencia promedio de la señal, N la potencia promedio del
ruido y B el ancho de banda del canal. Esta expresión, conocida como
“Ecuación de Hartley-Shannon”, permite determinar el flujo máximo de la
información sobre un canal en términos de tres parámetros (S, N y B)
conocidos o fácilmente cuantificables.
b)
Modos de transmisión
Cuando se transmite información sobre un canal digital se utiliza dos
categorías o modos de operación: el modo de operación asincrónica y el
modo de operación sincrónica.
Operación Asincrónica
En el modo de operación asincrónica se transmite un carácter de código a
la vez. Cada carácter de código incluye dígitos de arranque, paridad y
Pág. 54
parada, denominados “dígitos redundantes”. Estos dígitos redundantes
indican al receptor el comienzo de un carácter, dónde termina y un dato
adicional (la paridad) para efectos de detección de error; todos los dígitos
tienen la misma duración excepto el de parada cuya duración es variable
(una, una y media o dos veces la duración de los otros) según la
aplicación. El carácter de código contiene también de 5 a 8 dígitos de
información; este campo de información permite entonces codificar la
información en Baudot, ASCII o en EBCDIC. La longitud máxima del
carácter de código es de 11 dígitos binarios.
Ilustración II-10: Caracter de Operación Asincrónica
La transmisión asincrónica se utiliza muchas veces cuando por los
terminales se transmite los caracteres uno a uno; la velocidad de
transmisión de los octetos es variable.
La operación asincrónica se emplea bastante pues las interfaces son más
sencillas y económicas, y es aplicada cuando los datos se transmiten a
baja velocidad y a intervalos aleatorios.
Operación Sincrónica
En aplicaciones donde se necesita altas velocidades de transmisión se
utiliza el modo de operación sincrónica. En este modo de operación a los
caracteres de código se les elimina los dígitos redundantes y los
Pág. 55
caracteres se agrupan en tramas o formatos precedidos y/o terminados
por caracteres especiales de sincronización como, por ejemplo, el
carácter ASCII SYN o un carácter de la forma 01111110 denominado
“bandera”. Este método de transmisión es el más utilizado y se emplea
para velocidades de 2400 bps en adelante, tanto en semidúplex como en
full dúplex.
Ilustración II-11:Trama en Operación Sincrónica
Los caracteres SYN, SOH y EOT son caracteres de control.
Las señales de sincronización establecen el ritmo o cadencia entre el
transmisor y el receptor, de manera que ellos estén de acuerdo de que
ocho dígitos u octeto, por ejemplo, constituyen un carácter. La velocidad
de transmisión es constante. Este es el modo de transmisión utilizado en
los protocolos de comunicación, como veremos más adelante.
Operación Semidúplex, Fulldúplex y Simplex
Como ya lo hemos señalado anteriormente, en operación semidúplex
(Half Duplex – HDX) los datos se intercambian alternativamente entre la
fuente (A) y el destino (B); la trayectoria de transmisión puede ser una
línea de dos o cuatro conductores. Si la trayectoria es por radio, se utiliza
una sola frecuencia, lo que representa un ahorro de equipamiento y
utilización del espectro radioeléctrico.
Pág. 56
Cuando se transmite en semidúplex, es necesario tener en cuenta el
tiempo necesario para que el canal se estabilice antes de invertir el flujo
de información. A fin de proteger al sistema contra los ecos producidos
por una transmisión anterior, debe dejarse transcurrir un cierto tiempo en
el terminal que está recibiendo antes de empezar a transmitir. El lapso
comprendido desde el momento que el transmisor de origen deja de
transmitir y el momento en que el transmisor de destino se activa, se
denomina “tiempo de silencio o tiempo de retorno (turn-around time)”.
Con la operación Simplex (SX) la transmisión es en un solo sentido. La
televisión comercial, la radiodifusión y la transmisión de un instrumento de
medida son ejemplos de transmisión Simplex.
En operación full dúplex (FDX) el flujo de información es simultáneo en
ambos sentidos. Si la línea es de cuatro conductores, dos conductores
transmitirán en un sentido y los otros dos en sentido contrario; la
frecuencia puede ser la misma. Si la línea es de dos conductores,
entonces hay que hacer un multiplexación en frecuencia, es decir, en una
dirección se transmite a una frecuencia o banda dada, mientras que en la
otra dirección se transmite a una frecuencia o banda diferente; igualmente
si la transmisión es por radio.
Transmisión Punto a Punto y Multipunto
La configuración básica de la mayoría de los sistemas de transmisión de
datos está conformada por un computador o procesador central con
terminales en línea punto a punto o en multipunto.
Esta situación introduce la noción de “Estación Primaria o Maestra” que
controla los enlaces, y de “Estaciones Secundarias o Esclavas” que
solamente responden a la Maestra. Una vez establecido el enlace, la
Maestra puede iniciar el flujo de datos sea mediante interrogación (polling)
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o mediante selección (selecting). El polling es un comando mediante el
cual la Maestra le solicita a una o varias Esclavas que transmitan algún
tipo de información. La selección es una notificación a una o varias
Esclavas de que estén listas para recibir información.
En los sistemas de telemetría y telecontrol generalmente se opera en el
denominado Modo de Respuesta Normal (NRM), en el cual todas las
estaciones secundarias están subordinadas a la estación principal y no
efectúan ninguna operación que no sea solicitada por la estación
principal. Este es el Sistema Maestra/Esclava.
Ilustración II-12: Configuración Punto-Multipunto
Técnicas de Multiplexado
En las secciones anteriores se ha discutido varias de las técnicas de
transmisión en términos de su habilidad para transportar información
generada por una sola fuente. Pero en la práctica es necesario enviar
simultáneamente una gran cantidad de mensajes diferentes por un medio
de transmisión dado. El proceso de operación multicanal permite,
mediante las técnicas llamadas de múltiplex o multiplexado, combinar
en el transmisor los mensajes de varias fuentes de información,
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transmitirlos como un solo bloque y luego separarlos en el receptor. Como
solamente se necesita un transmisor y un receptor, aunque mucho más
complicados, una ventaja de la operación multicanal es la disminución de
equipo y, por supuesto, costo. La banda de frecuencias o intervalo de
tiempo asignado a cada mensaje individual se denomina comúnmente
canal.
Hay tres formas de multiplexado que son de interés:
1. Multiplexado por División de Frecuencia (Frequency-Division
Múltiplex, FDM)
2. Multiplexado por División de Tiempo (Time-Division Múltiplex,
TDM)
3. Multiplexado por División de Código (Code-División Multiplex,
CDM)
El sistema FDM, el cual es directamente aplicable a señales continuas, en
esencia consiste en colocar lado a lado, mediante modulación y sin
solapamiento, los espectros de las señales con mensaje individuales y
formar así un espectro compuesto o señal de banda de base compuesta
que se transmite; las señales se reparten el ancho de banda disponible
del canal de transmisión. En la figura se muestra el mecanismo del
multiplexado por división de frecuencia (FDM).
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Ilustración II-13: Multiplexado por División de Frecuencias
El sistema TDM combina, en el tiempo y sin solapamiento, los valores de
muestra, codificados o no, de los mensajes individuales; el tiempo es
compartido por las señales individuales. La transmisión de cada muestra
ocupa todo el ancho de banda del canal pero sólo una parte del tiempo,
pudiéndose aprovechar el intervalo entre muestras para transmitir las
muestras de otras señales mensaje. La separación de las señales
individuales en el receptor se efectúa mediante circuitos de sincronización
apropiados. En la figura próxima se muestra el mecanismo de
multiplexado por división de tiempo.
El Multiplexado por División de Código (Code-Division Multiplex – CDM),
también conocido como Acceso Multiple por División de Códigos (CodeDivisión Múltiple Access - CDMA) es una forma de dividir el medio
utilizando diferentes secuencias de códigos seudo-aleatorios para cada
usuario. CDM es una forma de transmisión de espectro expandido
(Spread Spectrum) ya que el código modulado por la señal tiene un ancho
de banda mucho mayor que los datos a ser transmitidos.
Pág. 60
Ilustración II-14: Multiplexado por División de Tiempo
Una forma de simplificar la idea es imaginar una habitación llena de gente
hablando al mismo tiempo, pero cada conversación independiente
utilizando un idioma diferente. Cada grupo que utiliza el mismo idioma se
entiende entre si, mientras que no interfiere con la comunicación de otros
grupos, mientras todos ocupan el mismo canal. De esta forma hay
muchos códigos ocupando el mismo medio, pero solo aquellos usuarios
asociados a un código en particular pueden comunicarse entre sí.
Esta forma de CDM se la conoce como CDMA sincrónica y hace uso de
una
propiedad
matemática
aplicada
a
los
códigos
denominada
ortogonalidad. Esta técnica requiere un buen sincronismo para el uso de
los códigos, así como de un estricto control de potencia en los terminales,
debido a que las transmisiones de otros códigos son percibidas por cada
receptor como ruido de banda ancha.
c)
Características de los protocolos a nivel físico
Redes inalámbricas
En las redes cableadas, un destino es equivalente a una ubicación física,
mientras que en redes inalámbricas esto es raramente así.
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En general se pueden destacar ciertas características que distinguen a
este tipo de medios:
1. El medio no tiene límites absolutos u observables, fuera de cada
estación.
2. Es desprotegido frente a señales externas.
3. La comunicación es significativamente menos confiables que en
medios cableados.
4. Su topología es dinámica
5. Falta de conectividad completa. No es válido asumir que las
estaciones pueden recibirse todas entre si. Algunas pueden estar
escondidas para otras.
6. Condiciones de propagación asimétricas y variables en el tiempo.
7. En la banda de HF los canales tienen poca capacidad, es decir
ancho de banda y velocidad de señalización.
8. Los protocolos con gran cantidad de overhead,, así como las
retransmisiones consumen aún más recursos del medio.
Las funciones de los protocolos de capa física deben consistir al menos
de dos tipos de funciones, a saber:
1. Una función de convergencia, que adapte las capacidades del
sistema dependiente del medio a los servicios de capa física. Entre
otras cosas, significa mapear la información de capas superiores a
formatos compatibles para transmitir y recibir datos e información
de gestión entre dos estaciones.
Pág. 62
2. Un sistema dependiente del medio físico que defina las
características y métodos para transmitir y recibir datos a través de
un medio inalámbrico.
d)
Protocolos de transmisión a nivel de enlace
El intercambio de información en un sistema de transmisión de datos
exige una serie de pasos bien definidos o diálogo entre las estaciones
transmisoras y receptoras. Estos pasos o fases implican diversos
procedimientos:
•
La elaboración de un formato para el “encapsulamiento” de la
información.
•
La determinación o selección de un enlace dado entre dos
estaciones adyacentes.
•
La petición o demanda para transmisión o recepción de
información.
•
La verificación de que la información recibida no contiene errores.
•
La repetición de una trama de información que ha sido recibida con
errores.
•
El control del flujo de la información.
•
La transmisión transparente de la información.
•
La detección de Tiempo Cumplido (“time-out”).
•
La finalización de la transmisión.
Pág. 63
•
La supervisión, control y sincronización de las estaciones en el
caso de transmisión sincrónica
El intercambio de información entre estaciones se efectúa mediante la
ayuda de los Protocolos de Comunicación tanto en sistemas punto a
punto como en sistemas multipunto,
e)
Protocolos de transmisión a nivel de red
Estos protocolos a primera vista, no se ven afectados por el tipo de medio
elegido, ya que cuentan con los servicios de la capa de enlace que
enmascara los requerimientos típicos del medio elegido, haciendo uso de
las primitivas de la capa física y ofreciendo a su vez los servicios a la capa
de red.
Si bien en la teoría esto es cierto, hay ciertas limitaciones del medio físico
que afectan, si bien indirectamente, al los procedimientos y aplicaciones
del usuario.
Quizás la más intuitiva es la capacidad del medio, lo que se traduce, en
definitiva, como la velocidad de transmisión de información en forma
confiable, tolerada por el medio. Por ello es que es deseable que estos
protocolos posean una buena relación entre los encabezados (overhead)
para la gestión del intercambio de información, frente a la capacidad de
transporte de información del usuario o carga útil (payload).
Otro aspecto importante a considerar, según lo expresado al inicio del
presente trabajo, es que el mismo debe ser de amplia difusión, abierto en
cuanto a su operación y simple en la implementación.
Pág. 64
D.
MARCO NORMATIVO Y LEGAL
A las características técnicas, hay que agregar los aspectos normativos y
legales vigentes en el país, como así los internacionales, debido a que los
sistemas inalámbricos tienen la particularidad ya mencionada de poder
viajar en forma teóricamente indefinida, por el aire y por lo tanto
transponer límites y fronteras, lo que podría suponer la interferencia con
servicios similares en otras regiones del globo.
Es por ello que desde sus inicios, distintas entidades, respaldadas por la
mayoría de los países se han encargado de reglamentar la distribución,
uso y aplicaciones del espectro radioeléctrico, en particular en la
transmisión aeroespacial.
Asimismo cada país cuenta con reglamentaciones y normativa propia,
ajustada a acuerdos internacionales, que rigen, limitan y garantizan el uso
de tales sistemas.
A continuación se detallarán las normas, recomendaciones y legislación
vigente más importante en lo que respecta al presente trabajo.
1.
Entidades internacionales
El
sector
de
las
telecomunicaciones,
que
comprende
a
las
radiocomunicaciones, está organizado a nivel internacional en el marco
de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT), que se ocupa
de la coordinación y la gestión del espectro de frecuencias en el plano
mundial entre la UIT y las administraciones nacionales existen dos tipos
de organizaciones que también participan en las cuestiones relativas a las
frecuencias, en el plano regional o mundial.
En el plano regional, se han creado organizaciones que agrupan a las
administraciones y asocian, en su caso, a los industriales y operadores de
Pág. 65
radiocomunicación y tienen por objetivo elaborar posiciones comunes con
miras a preparar las decisiones de la UIT, armonizar las atribuciones
nacionales de frecuencias dentro del marco relativamente flexible fijado
por la UIT, para permitir la introducción coordinada de nuevos servicios, o
armonizar las normas y los procedimientos de homologación de los
equipos
para
su
libre
circulación
y
utilización
en
los
países
correspondientes.
Tanto en el plano mundial como regional, existen también organizaciones
internacionales especializadas en diferentes sectores de actividad que
utilizan las radiocomunicaciones y que, por consiguiente, dependen de la
disponibilidad de este recurso. Estos sectores son la aviación civil, la
marina, la meteorología, las organizaciones de defensa, la radiodifusión,
los radioaficionados, la radioastronomía y la investigación.
Por último, la Organización Mundial del Comercio, en el marco del
"Acuerdo General sobre el Comercio de Servicios" (AGCS), a la vez que
reconoce los derechos soberanos que tienen los Estados de administrar
las frecuencias en función de sus propios objetivos, prosigue la
elaboración de los instrumentos necesarios para que el ejercicio de ese
derecho no conduzca a la creación de verdaderos obstáculos al comercio
de servicios entre sus miembros.
En ese contexto, la elaboración de normas de alcance regional o mundial
constituye una de las herramientas fundamentales para promover una
utilización eficaz y económica del espectro y el desarrollo de los servicios
de radiocomunicaciones.
a)
Principios internacionales en materia de utilización del espectro
El espectro de las frecuencias radioeléctricas constituye un recurso
natural inagotable, que se encuentra disponible, tanto en todos los países
Pág. 66
como en el espacio exterior. Con motivo de la interferencia perjudicial que
toda estación radioeléctrica de emisión puede ocasionar a usuarios del
espectro situados en la Tierra o en el espacio, se considera que el
espectro es un bien común de la humanidad, y que es conveniente
administrarlo de manera racional y coordinada entre todos los países. Es
con este criterio que desde hace más de un siglo la Unión Internacional
de Telecomunicaciones elabora instrumentos jurídicos relativos a la
utilización del espectro sobre la base de los principios fundamentales
siguientes:
a.
A la vez que se reconoce plenamente a cada Estado el derecho
soberano de reglamentar sus telecomunicaciones, evitar las
interferencias
perjudiciales
entre
las
estaciones
de
radiocomunicación de los diferentes países.
b.
Mejorar la utilización del espectro de frecuencias radioeléctricas
para los servicios de radiocomunicación y de la órbita de los
satélites geoestacionarios y demás órbitas.
c.
Facilitar la normalización mundial de las telecomunicaciones, con
una calidad de servicio satisfactoria y armonizar el desarrollo de
los medios de telecomunicación, para utilizar óptimamente las
posibilidades que ofrecen.
d.
Estimular la cooperación y la solidaridad internacionales.
El Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT (RR) constituye el
principal marco reglamentario en el que los Estados se comprometen a
poner en práctica los servicios de radiocomunicación y la herramienta
básica para la utilización de las frecuencias en el plano internacional.
Tiene valor de tratado internacional, y se revisa periódicamente
(aproximadamente cada tres años) en las Conferencias Mundiales de
Pág. 67
Radiocomunicaciones (CMR), en las que participan la mayoría de los
países Miembros de la UIT.
El RR especifica particularmente las bandas de frecuencias atribuidas a
los
diferentes
reglamentarias
servicios
y
los
de
radiocomunicación,
procedimientos
que
las
deben
condiciones
emplear
las
administraciones para establecer las estaciones radioeléctricas que
permiten suministrar esos servicios. El principio que rige todas esas
disposiciones es que cada vez que se utilice una nueva frecuencia, se
debe velar por no producir interferencia perjudicial a los servicios
brindados por estaciones que utilizan frecuencias asignadas de
conformidad con el RR e inscritas en el Registro Internacional de
Frecuencias.
El objetivo del RR, tal como ha sido perfeccionado por las sucesivas CMR
desde hace unos 50 años, es dejar a cada país la mayor libertad posible
en materia de utilización del espectro. En particular, el Cuadro de
atribución de las bandas de frecuencias (artículo 5) autoriza en cada
banda varios servicios de radiocomunicación, que no son forzosamente
compatibles entre sí localmente, pero entre las cuales cada país puede
escoger el que desea utilizar en su territorio. Las disposiciones
reglamentarias y los procedimientos del RR permiten luego que cada
país, en su caso, coordine las estaciones de los servicios escogidos con
las de otros países que podrían resultar afectados, para obtener de esta
manera la máxima eficacia en la utilización del espectro.
b)
Tratados o Acuerdos multilaterales
Los acuerdos que vinculan a los Estados Miembros en el marco de la UIT
constituyen la base de la gestión del espectro en el plano mundial. Si bien
se admite que la utilización del espectro radioeléctrico incumbe a la
soberanía de los Estados, para que esa utilización sea eficaz es
Pág. 68
necesario reglamentarla y, por lo tanto, limitar esa soberanía; los
acuerdos internacionales de la UIT son los instrumentos fundamentales
de alcance mundial en virtud de los cuales los Estados se comprometen a
respetar reglas comunes de distribución y utilización del espectro, con
miras a una utilización eficaz y un acceso equitativo al espectro.
Los instrumentos de la UIT, por lo menos los pertinentes a la gestión del
espectro, son la Constitución (CS), el Convenio (CV) y, principalmente,
el Reglamento de Radiocomunicaciones (RR). Es importante observar
que esos instrumentos sólo comprometen a los Estados entre sí y, por
tanto, no son aplicables directamente a los particulares, operadores o
demás interesados en la utilización del espectro. No obstante, en aras del
respeto de esos compromisos, cada Estado debe transmitir de manera
adecuada (legislación, reglamentación, cláusulas en las licencias y
autorizaciones) esa obligación a los usuarios del espectro (operadores,
administraciones, particulares, etc.).
Como
ejemplo
podemos
mencionar
a
la
CITEL
(Comisión
Interamericana de Telecomunicaciones)
2.
Normas nacionales
El espectro radioeléctrico es un bien que pertenece al dominio público del
Estado. A ese respecto, el espectro está sujeto a un derecho específico y
debe ser administrado con el objetivo de obtener el mayor beneficio
posible para toda la colectividad.
Por ello, tanto el Estado como los operadores autorizados del espectro
tienen derechos y obligaciones y son responsables en caso de
incumplimiento de esas obligaciones.
Pág. 69
a)
Derechos, obligaciones y responsabilidad del Estado
Atribución del espectro y disposiciones conexas
Corresponde al Estado, o a una autoridad reglamentaria delegada por
éste, distribuir las bandas de frecuencias entre los usos gubernamentales
o administrativos, el sector audiovisual y las telecomunicaciones del
sector comercial e industrial privado. Para efectuar esa distribución se
tienen en cuenta los compromisos internacionales del Estado.
En la Argentina esta responsabilidad recae en la Comisión Nacional de
Comunicaciones
(CNC)
que
depende
de
la
Secretaría
de
Comunicaciones (SeCom).
La CNC es quien debe establecer y actualizar el cuadro nacional de
atribución de las bandas de frecuencia y el registro nacional de
frecuencias que contiene las asignaciones de frecuencias.
Esta autoridad coordina la instalación de estaciones radioeléctricas en el
territorio nacional, a fin de garantizar una utilización óptima de los lugares
disponibles que permita alcanzar la mejor compatibilidad electromagnética
de conjunto.
Utilización
de
las
frecuencias
para
señales
audiovisuales
y
telecomunicaciones del sector comercial e industrial privado
La utilización de frecuencias radioeléctricas en el territorio nacional para
transmitir o para transmitir y recibir señales, está sujeta a una autorización
administrativa (licencia). La CNC expide las autorizaciones individuales de
explotación del espectro en el territorio nacional mediante la atribución de
determinadas frecuencias.
Pág. 70
En
el
caso
de
estaciones
radioeléctricas
situadas
en
puntos
extraterritoriales (mar, espacio), la CNC puede, asimismo, expedir
autorizaciones, de conformidad con los acuerdos internacionales.
El Estado puede exigir a los operadores autorizados que paguen una
compensación monetaria por el derecho a utilizar el espectro que otorga.
La CNC define las normas o requisitos esenciales relativos a:
•
la salud pública;
•
la compatibilidad electromagnética;
•
una
utilización
eficaz
del
espectro
atribuido
a
las
radiocomunicaciones terrestres o espaciales y de los recursos
orbitales, a fin de evitar las interferencias perjudiciales.
Los equipos radioeléctricos cuya utilización esté autorizada en el territorio
nacional deberán ajustarse a esas normas o requisitos esenciales.
b)
Derechos, obligaciones y responsabilidades de los operadores
autorizados
La autorización (o licencia) no confiere la propiedad de una parte del
espectro, sino solamente el derecho de utilizarlo durante un periodo de
tiempo que se precisa en la autorización, y de conformidad con las reglas
que figuran en un pliego de condiciones anexo a esa autorización.
El Estado o la autoridad delegada pueden limitar el número de
autorizaciones de acceso al espectro debido a limitaciones técnicas
inherentes a la disponibilidad de las frecuencias.
Pág. 71
3.
Legislación vigente
En la Argentina se encuentra vigente la Ley de Telecomunicaciones n°
19.798. La Ley Nacional de Telecomunicaciones N° 19.798 se transcribió
de la publicación del Boletín de la Subsecretaría de Comunicaciones n°
9174, del 1 de septiembre de 1972. La presente Ley fue además
publicada en el Boletín Oficial n° 22.489, del 23 de agosto de 1972.
La Ley Nacional de Radiodifusión, N° 22.285/80 derogó el Capítulo V del
Título III, el Capítulo II del Título IV y todas las disposiciones del Título Vll
referidas a Radiodifusión, de la presente Ley.
El Decreto N° 59/90 excluyó de la dicha Ley los artículos 4° inciso a) y b),
14, 18, 29, 37, 55, 67, 128, 130, 131, 141, y 142.
La Ley N° 24.687 (BO. 28480 del 17/9/96) modificó el artículo 54 de esta
Ley.
Además se estableció un programa de acuerdo a lo expuesto en los
Decretos PEN 92/97 (Rebalanceo tarifario) Decreto PEN 264/98 y 266/98
y en las resoluciones SC 49/97 y 16200/99 (Plan Nacional de Licencias).
a)
Creación de la CNC
Por el Decreto Nº 521/2002 el Poder Ejecutivo Nacional dispuso la
intervención de la COMISIÓN NACIONAL DE COMUNICACIONES por el
período de vigencia de la Ley de Emergencia Pública y de Reforma del
Régimen Cambiario Nº 25.561, motivado por razones operativas y
funcionales para proceder de manera eficaz a su reorganización.
La CNC fue creada por el Decreto 660/1996 a partir de la fusión de la
CNT y la CNCT; y funciona como organismo descentralizado de la
Secretaría de Comunicaciones de la Nación.
Pág. 72
Su estructura organizativa fue aprobada por Decreto 1626/96 y sus
competencias específicas están definidas en el Manual de Misiones y
Funciones (Res. CNC 2065/99)
Sus objetivos son:
•
Ejercer el poder de policía del espectro radioeléctrico, de las
telecomunicaciones
y
de
lo
servicios
postales,
aplicando
y
controlando el cumplimiento efectivo de la normativa vigente en la
materia. Aplicar las sanciones previstas en los respectivos marcos
regulatorios.
•
Asistir a la Secretaría de Comunicaciones en la actualización y
elaboración
de
los
Planes
Técnicos
Fundamentales
de
Telecomunicaciones y en el dictado de los reglamentos generales de
los servicios de su competencia.
•
Prevenir y sancionar conductas anti-competitivas
•
Asistir a la Secretaría de Comunicaciones en el ejercicio de la
representación
nacional
ante
los
organismos
y
entidades
internacionales.
b) Normativa relacionada
Decreto PEN 764/2000; B.O. 29476 (05/09/2000)
Desregulación de los servicios. Apruébense los Reglamentos de Licencias
para Servicios de Telecomunicaciones, Nacional de Interconexión,
General del Servicio Universal y sobre Administración, Gestión y Control
de Espectro Radioeléctrico.
Resolución SC 1619/1999; B.O. 29248 (12/10/1999)
Pág. 73
Modificación de la resolución nº. 2423/99, en relación con las normas para
la habilitación de estaciones y sistemas de telecomunicaciones.Resolución Secretaría de Comunicaciones 235/2001; B.O. 29701
(01/08/2001)
Normas básicas de asignación de frecuencias en las modalidades
Compartida y Exclusiva destinadas a la instalación y funcionamiento de
estaciones radioeléctricas de los servicios fijo y móvil terrestre, que
operan en frecuencias inferiores a 30 MHz LF, MF y HF) y entre este
último valor y 960 MHz (VHF y UHF).
DG33
Directiva General DNRc. 33-04: "Máxima señal útil admisible en los
servicios fijo y móvil terrestre en ondas métricas y decimétricas"
DG36
Directivas Generales DNRc. 36-01 y 36-03: "Verificación de la señal útil
en sistemas radioeléctricos pertenecientes al servicio móvil terrestre en
ondas métricas y decimétricas"
4.
Estándares Internacionales
a)
IEEE - Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos
IEEE corresponde a las siglas de The Institute of Electrical and
Electronics Engineers y es 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,
Pág. 74
científicos de la computación, ingenieros en informática e ingenieros en
telecomunicación.
Su creación se remonta al año 1884, contando entre sus fundadores a
personalidades de la talla de Thomas Alva Edison, Alexander Graham
Bell y Franklin Leonard Pope. En 1963 adoptó el nombre de IEEE al
fusionarse asociaciones como el AIEE (American Institute of Electrical
Engineers) y el IRE (Institute of Radio Engineers).
A través de sus miembros, más de 360.000 voluntarios en 175 países, el
IEEE es una autoridad líder y de máximo prestigio en las áreas técnicas
derivadas de la eléctrica original: desde ingeniería computacional,
tecnologías biomédica y aeroespacial, hasta las áreas de energía
eléctrica, control, telecomunicaciones y electrónica de consumo, entre
otras.
Según el mismo IEEE, su trabajo es promover la creatividad, el desarrollo
y la integración, compartir y aplicar los avances en las tecnologías de la
información, electrónica y ciencias en general para beneficio de la
humanidad y de los mismos profesionales.
La Sección Argentina del IEEE (el Instituto de Ingenieros en Electricidad y
Electrónica) fue fundada en 1939 y actualmente cuenta con 11 Capítulos
de 15 Sociedades Técnicas, un Grupo de Afinidad GOLD (Graduados de
la Ultima Década), 24 Ramas Estudiantiles y la Subsección Córdoba.
b)
ISO - Organización Internacional para la Estandarización
La Organización Internacional para la Estandarización o International
Organization for Standardization, que nace después de la segunda guerra
mundial (fue creada en 1946), es el organismo encargado de promover el
desarrollo de normas internacionales de fabricación, comercio y
comunicación para todas las ramas industriales a excepción de la
Pág. 75
eléctrica y la electrónica. Su función principal es la de buscar la
estandarización de normas de productos y seguridad para las empresas u
organizaciones a nivel internacional. La ISO es una red de los institutos
de normas nacionales de 157 países, sobre la base de un miembro por el
país, con una Secretaría Central en Ginebra, Suiza, que coordina el
sistema. La Organización Internacional de Normalización (ISO), con base
en Ginebra, Suiza, está compuesta por delegaciones gubernamentales y
no gubernamentales subdivididos en una serie de subcomités encargados
de desarrollar las guías que contribuirán al mejoramiento ambiental. Las
normas desarrolladas por ISO son voluntarias, comprendiendo que ISO
es un organismo no gubernamental y no depende de ningún otro
organismo internacional, por lo tanto, no tiene autoridad para imponer sus
normas a ningún país.
Es una organización internacional no gubernamental, compuesta por
representantes de los organismos de normalización (ON's) nacionales,
que produce normas internacionales industriales y comerciales. Dichas
normas se conocen como normas ISO y su finalidad es la coordinación de
las normas nacionales, en consonancia con el Acta Final de la
Organización Mundial del Comercio, con el propósito de facilitar el
comercio, facilitar el intercambio de información y contribuir con unos
estándares comunes para el desarrollo y transferencia de tecnologías.
La Organización ISO está compuesta por tres tipos de miembros:
•
Miembros natos, uno por país, recayendo la representación en el
organismo nacional más representativo. La Argentina es miembro
nato a través del IRAM.
•
Miembros correspondientes, de los organismos de países en vías
de desarrollo y que todavía no poseen un comité nacional de
normalización.
No
toman
parte
Pág. 76
activa
en
el
proceso
de
normalización pero están puntualmente informados acerca de los
trabajos que les interesen.
•
Miembros suscritos, países con reducidas economías a los que se
les exige el pago de tasas menores que a los correspondientes.
ISO es un órgano consultivo de la Organización de las Naciones Unidas.
Coopera estrechamente con la Comisión Electrotécnica Internacional
(International Electrotechnical Commission, IEC) que es responsable de la
estandarización de equipos eléctricos.
c)
IETF - Grupo de Trabajo en Ingeniería de Internet
El IETF (Internet Engineering Task Force) es una organización
internacional abierta de normalización, formada por diseñadores de red,
operadores, vendedores e investigadores, que tiene como objetivos el
contribuir a la ingeniería de Internet, actuando en diversas áreas, tales
como transporte, encaminamiento, seguridad. Fue creada en EE.UU. en
1986. El estatuto de la misión de la IETF está descrito en la rfc 3935.
Es una institución formada básicamente por grupos técnicos organizados
por temas en varias áreas cuya misión es velar porque la arquitectura de
la red y los protocolos técnicos que unen a millones de usuarios de todo el
mundo funcionen correctamente. Es la organización que se considera con
más autoridad para establecer modificaciones de los parámetros técnicos
bajo los que funciona la red. Mucho del trabajo es distribuido vía listas de
correo y se efectúan reuniones tres veces por año.
d)
ANSI - Instituto Nacional Estadounidense de Estándares
El Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI, por sus siglas
en inglés: American National Standards Institute) es una organización sin
ánimo de lucro que supervisa el desarrollo de estándares para productos,
Pág. 77
servicios, procesos y sistemas en los Estados Unidos. ANSI es miembro
de la Organización Internacional para la Estandarización (ISO) y de la
Comisión
Electrotécnica
Internacional
(International
Electrotechnical
Commission, IEC). La organización también coordina estándares del país
estadounidense con estándares internacionales, de tal modo que los
productos de dicho país puedan usarse en todo el mundo.
Esta organización aprueba estándares que se obtienen como fruto del
desarrollo de tentativas de estándares por parte de otras organizaciones,
agencias
gubernamentales,
compañías
y
otras
entidades.
Estos
estándares aseguran que las características y las prestaciones de los
productos son consistentes, es decir, que la gente use dichos productos
en los mismos términos y que esta categoría de productos se vea
afectada por las mismas pruebas de validez y calidad.
ANSI acredita a organizaciones que realizan certificaciones de productos
o de personal de acuerdo con los requisitos definidos en los estándares
internacionales. Los programas de acreditación ANSI se rigen de acuerdo
a directrices internacionales en cuanto a la verificación gubernamental y a
la revisión de las validaciones.
En 1918 cinco sociedades dedicadas al mundo de la ingeniería y tres
agencias gubernamentales fundaron el Comité Estadounidense de
Estándares para la Ingeniería (en inglés AESC: American Engineering
Standards Committee). Este comité se convirtió más tarde en el año 1928
en la Asociación de Estándares Estadounidense (en inglés ASA:
American
Standards
Association).
En
1966,
ASA
sufrió
una
reorganización para convertirse en el Instituto de Estándares de los
Estados Unidos de América (en inglés USASI: the United States of
America Standards Institute). El nombre tal cual lo conocemos
actualmente fue adoptado en 1969.
Pág. 78
e)
TIA – Asociación Industrial de Telecomunicaciones
La TIA (Telecommunications Industry Association) representa a miles de
profesionales
de
telecomunicaciones
gubernamentales,
las
(ITC)
tecnologías
en
inteligencia
la
de
de
la
información
estandarización
mercado
y
para
y
las
asuntos
cumplimiento
de
requerimientos ambientales orientado a productos. Las industrias
miembros de diverso tamaño se benefician mediante su participación en
comités, eventos, análisis de mercado y otras actividades.
En 1924 se inicia lo que luego se denominaría United States Independent
Telephone Association, de la cual se escinden en 1979 como un
asociación afiliada actualmente. la TIA surge en 1988 luego de la fusión
con la EIA (Asociación de fabricantes de radios). Actualmente cuenta con
600 miembros y está acreditada por el ANSI. Los estándares se
denominan TIA/EIA
f)
Estándares Federales de Estados Unidos
El Acta de Propiedad Federal y Servicios Administrativos de 1949 es una
ley federal de los Estados Unidos de América que establece la
Administración de Servicios Generales (GSA). Esta acta promueve la
publicación de varios estándares federales por parte de la GSA.
5.
Estándares en comunicaciones militares en HF
La serie MIL-STD (Military Standard) de estándares militares es publicada
por US DoD (United States Department of Defense – Departamento de
Defensa de los Estados Unidos). De acuerdo con la Instrucción 4630.8
DoD, es política del US DoD que todas las fuerzas y operaciones
combinadas y conjuntas sean soportadas por sistemas de Comando,
Control, Comunicaciones e Inteligencia (C3I). Los estándares MIL-STD
aseguran la interoperabilidad de los nuevos sistemas y equipamiento del
Pág. 79
DoD. La serie 188 (MIL-STD-188-XXX) define los parámetros de diseño
de telecomunicaciones, basado en la tecnología probada. Esta serie se
subdivide en tres grupos de documentos:
•
MIL-STD-188-100: Cubre los estándares comunes para las
comunicaciones tácticas y de largo alcance.
•
MIL-STD-188-200: Abarca los estándares para comunicaciones
tácticas solamente.
•
MIL-STD-188-300: Cubre estándares para comunicaciones de
larga distancia.
STANAG es la abreviatura NATO para Standardization Agreement
(Acuerdos de Estandarización), el cual define los procedimientos,
procesos, términos y condiciones para procedimientos técnicos y
militares, a realizar por los países miembros de la Alianza. La serie
STANAG provee procedimientos administrativos y operacionales comunes
y la logística necesaria. Las STANAG son publicadas en idioma inglés y
francés, las dos lenguas oficiales de la NATO, por la NATO
Standardization Agency en Bruselas. El Joint Interoperability Test
Command (JITC – Comando Conjunto de Interoperabilidad y pruebas)
verifica el cumplimiento de los estándares STANAG y realiza el chequeo
de conformidad en Fort Huachuca, Arizona, EEUU. La serie STANAG es
publicada por la NATO. Las normas STANAG usualmente tienen una
copia MIL-STD correspondiente y solo difieren en algunos subtítulos. Los
documentos STANAG mencionados en este trabajo no estuvieron
disponibles para su revista, por lo que la información correspondiente se
basó en artículos y papers producidos por la comunidad de HF.
Los
estándares
FED-STD
tienen
como
propósito
facilitar
la
interoperabilidad y compatibilidad entre sistemas de telecomunicaciones
Pág. 80
del gobierno federal de EEUU. Son preparados por el Federal
Telecommunications Standards Committee, Arlington, EEUU y son de
carácter mandatario para todas las Agencias y Departamentos Federales
de EEUU.
Pág. 81
III.DESARROLLO
A. INTRODUCCIÓN
Tal como se plateara en los apartados anteriores, en el capítulo presente
se llegará a la integración y desarrollo en forma teórica de un sistema de
transmisión de datos de diversa índole, utilizando un único medio de
propagación de ondas electromagnéticas aprovechando en forma
eficiente y adecuada las características de los medios, equipamientos
comercialmente disponibles, estado actual del conocimiento sobre redes
de transmisión de datos, la digitalización de los mismos y su tratamiento y
la integración de todo ello de forma sencilla, eficiente, económica y
fácilmente implementable y operable.
Los factores más limitantes al momento de la selección son la
disponibilidad en el mercado, la utilización de normas y protocolos de uso
libre o suficientemente difundidos, para no requerir gran experiencia en la
implementación y operación por parte del usuario final, tanto como la
economía frente a sistemas alternos, como podrían ser la fibra óptica o
cualquier tipo de cables.
Así, las alternativas recaen en sistemas de tipo radioeléctrico los cuales,
como se ha visto, van desde las bandas de HF hasta las microondas, en
particular los enlaces satelitales.
Dentro de las transmisiones radiales terrestres, debimos contar solo con
aquellas de menos frecuencia por ser estas las de mayor alcance, debido
a que los fenómenos de propagación no son de tipo directo o LOS (Line
Of Sight) como las frecuencias de VHF o superiores, ya que basan su
propagación en el uso de las características del medio como conductores
para el guiado de ondas.
Pág. 82
Este fenómeno se observa en las denominadas ondas terrestres, como
son las frecuencias cuyas longitudes de onda es de varios centenares de
metros o las señales que utilizan la ionosfera como reflector o guía de
ondas.
En el caso de los enlaces satelitales, en muchos de los casos, se basan
en el uso de satélites de tipo estacionario, por lo tanto el enlace debe
hacerse utilizando antenas del tipo directivas, lo cual se contrapone a la
movilidad del sistema. Otros sistemas están desarrollados para
aplicaciones de tipo móvil, como es el objetivo del presente trabajo, pero
debido a que su implementación es bastante más compleja que los
sistemas satelitales tradicionales, los costos de los equipos, como así de
los servicios de las empresas prestadoras suelen ser bastante elevados,
especialmente cuando se supone un tipo de servicio de tipo intensivo y
prolongado en el tiempo, ya que la facturación suele ser un polinomio que
tiene en cuenta no solo el tipo de servicio a prestar, sino además la
velocidad y tasa de transferencia requeridas, así como costos
diferenciales de acuerdo a los segmentos horarios en que se los utilicen.
A ello hay que agregar que muchas de las frecuencias están reservadas
para el uso con la respectiva licencia, lo que implica un costo adicional
que debe pagarse por el uso de dichas porciones del espectro
radioeléctrico. En el caso de las comunicaciones satelitales, si bien existe
algunas frecuencias liberadas para el uso amateur o científico, el costo de
la puesta en órbita de un satélite de comunicaciones, aún aquellos de
órbita extremadamente baja, sigue siendo extremadamente costoso y
escapa largamente a los objetivos propuestos.
Por lo expuesto es que se ha orientado la investigación hacia las
frecuencias de gran longitud de onda, por su gran difusión,
Pág. 83
B. CONDICIONES DE SELECCIÓN
1.
Medio físico
La determinación del medio físico, de alguna manera, se ha hecho de
antemano por el tipo de destinos para los que ha sido desarrollado el
sistema
implica
necesariamente
la
propagación
de
ondas
electromagnéticas a través del aire, ya que los destinos y la movilidad de
las estaciones restringen este aspecto.
Como se explicara, la comunicación en la banda de frecuencias entre 2 y
30 MHz, también conocida como onda corta, utiliza las características de
la ionosfera. Cuando esta señal se encuentra con una capa de aire
altamente ionizado, es desviada suficientemente para retornar a la
superficie terrestre, alcanzando destinos tan alejados como 4.000 Km.
Las propiedades de propagación dependen tanto de la frecuencia como
de las condiciones atmosféricas. Eventos naturales como las tormentas
eléctricas o la radiación solar la afectan de manera adversa, creando un
comportamiento complejo de fenómenos aleatorios y policíclicos. Es por
ello que en general se la considera muy poco confiable y lenta para ser
utilizada en transmisión de datos.
Esto presenta una serie de desafíos a tener en cuenta al momento de
transmitir datos. Esto incluye una baja relación Señal/Ruido (SNR –
Signal to Noise Ratio), canales con atenuación por trayectorias múltiples,
capacidad de canal limitada y variación de las condiciones de
propagación dependientes de la hora, estación, actividad de las manchas
solares. También el ruido y las interferencias en el receptor afectan a la
señal recibida y pueden provenir tanto de fuentes externas como internas,
aunque en general el ruido externo suele tener niveles de potencia muy
superiores al interno.
Pág. 84
Todo esto supone un gran desafío a superar si se quiere utilizar este
medio como soporte de comunicaciones. Para asegurar la máxima
transferencia
entre
dos
nodos
deben
asegurarse
las
siguientes
condiciones:
•
Uso del mejor canal disponible.
•
Uso de la mejor tasa de transferencia posible.
•
Aprovechamiento máximo de cada canal.
•
Reducción de los Encabezamientos de los Protocolos.
•
Adaptación del sistema a las condiciones cambiantes del canal,
evitando nuevas reconfiguraciones del enlace.
Ello implica el uso de algoritmos de cálculo, que utilicen la información de
estado del canal para determinar la tasa de transferencia de datos óptima.
A estos algoritmos se los conoce como DRC (Data Rate Change –
Cambio de Tasa de Datos), así como la selección de canal o frecuencia
Es por ello que el sistema debe contar con equipos de transmisión con
ciertas características, que permitan su control en forma automática,
sensibilidad, relación señal a ruido, filtros de sintonización precisos y de
poca deriva de frecuencia.
De igual modo debe contarse con equipos capaces de modular la señal
portadora de radio con las señales digitales, y de remodularlas en el
extremo receptor, conocidos como MÓDEMS. Estos deberán proveer
códigos de detección y corrección de errores (FEC –Forward Error
Correction), compresión de datos de manera de soportar otros protocolos
de transmisión, así como las diversas aplicaciones de los usuarios finales.
Pág. 85
2.
Trasporte de datos
La demanda en la infraestructura y requerimiento de las comunicaciones
ha crecido enormemente debido al aumento en las necesidades, tamaño
y complejidad de las aplicaciones un el campo militar, comercial y civil.
La tendencia actual de las comunicaciones es hacia la integración, donde
distintos tipos de sistemas de comunicación puedan ínter operar entre si
en una gran Red de Área Extendida (WAN- Wide Area Network). Este
modelo WAN, incluye el uso de estaciones centrales, estaciones remotas,
vehículos, barcos o usuarios en el terreno. Todos ellos deben poder
interconectarse usando distintos medios y tecnologías diferentes.
Para proporcionar esta integración, la infraestructura de comunicaciones
sobre HF deben poder interactuar con protocolos de comunicaciones bien
conocidos y difundidos. Por ello la necesidad de que la red de HF soporte
los servicios de la arquitectura TCP/IP (Transport Control Protocol /
Internet Protocol), de manera de poder operar con otros tipos de
aplicaciones de red.
Los beneficios de utilizar los servicios TCP/IP pueden resumirse en:
•
Independencia de las aplicaciones respecto de los medios de
transmisión.
•
Gran difusión de aplicaciones que hacen uso de TCP/IP como
portador.
•
No hay necesidad de implementar nodos controladores en la red,
ya que gran parte del trabajo de control se realiza en los extremos.
Pero los desafíos de utilizar TCP/IP son:
Pág. 86
•
la capacidad de canal en HF es muy limitada frente a las
necesidades de gran ancho de banda de algunas aplicaciones de
TCP/IP.
•
El gran tamaño de los encabezados de TCP/IP es un desperdicio
de ancho de banda.
•
La gran variabilidad del canal de HF demandará un gran número
de retransmisiones, lo que consumirá aún más capacidad del
canal.
Lo expresado requiere de un protocolo general, abierto e ínter operable
para aplicaciones de datos sobre HF. Ello supone la aplicación de un
protocolo que resuelva el tema de las retransmisiones en forma
automática, por lo que se lo denomina genéricamente ARQ (Automatic
Repeat Request – Solicitud de Repetición Automática).
Interfaz de
Interfaz común
Interfaz de
Cliente (No HF)
radial (HF)
Cliente (No HF)
CLIENTE
NODO
NODO
CLIENTE
LOCAL
REMOTO
REMOTO
Red Local
Red HF
Red Local
Ilustración III-1: Interfaces del Protocolo ARQ
3.
Otros protocolos análogos.
Existen muchos protocolos de transporte que implementan ARQ con
desarrollos propietarios, pero ello limita su interoperabilidad con
aplicaciones de otros vendedores.
Pág. 87
Otros protocolos de este tipo son de gran difusión y abiertos, como por
ejemplo los normalizados por la IEEE, de la serie 802.11(x) conocidos
también en la jerga no técnica como WiFi, que resuelven bastante bien el
manejo de datos, las retransmisiones, y las interferencias, movilidad, así
como el uso del medio por diversas estaciones de manera bastante
eficiente.
Como contrapartida, estos fueron desarrollados para redes de tipo local,
con alcances muy limitados, operan a frecuencias mucho mayores que
HF, en 2,4 GHz del orden de las microondas y por lo tanto la capacidad
del canal es muchas veces superior al de este último y por lo tanto el
manejo de los paquetes de datos difiere mucho del necesario para esta
banda.
Asimismo hay que tener en cuenta los sistemas de transferencia de datos
utilizados por los sistemas de telefonía celular digital, tanto como los que
estos sistemas utilizan para transferencia de datos. Dentro de estos
podemos encontrar desde el simple SMS, a otros más complejos como
ser WAP, GPRS o el más recientemente difundido EDGE. También
resuelven muy bien los inconvenientes de desvanecimiento por múltiples
trayectorias, comunicaciones NLOS (de alcance indirecto), movilidad de
las estaciones y variaciones del canal poli cíclicas, ya sea en forma lenta
o muy rápida como ser el paso de un objeto obstaculizante a gran
velocidad.
Estos, al igual que con los protocolos de tipo 802.11, en primer lugar
trabajan en frecuencias muy superiores a la de HF, generalmente en el
orden de los 1.900 MHz, también en la banda de las microondas o muy
cercanas a ellas. Además a lo antedicho se agrega el hecho que estos
sistemas trabajan con protocolos orientados a la conexión, esto es, tienen
una fase de establecimiento de la comunicación antes de la real
Pág. 88
transferencia de datos, que le garantiza el uso del canal en forma
completa al menos en ventanas de tiempo preasignadas lo que garantiza
menor posibilidad de interferencias, teniendo en cuenta también que el
espectro es solamente utilizado por una única empresa prestadora de
servicios. Por otra parte las distancias a cubrir suelen ser mayores que en
el caso de los sistemas WiFi, no suelen supera la decena de kilómetros
de cobertura, por lo que las condiciones del canal en el extremo
transmisor y receptor suelen ser muy similares.
Recientemente se está implementando la norma 802.16(x) conocida
también como WiMAX, de mayor capacidad que las mencionadas
anteriormente, llegando incluso a los 100 Mbps. Trabaja en frecuencias
del orden de los 5, 7 u 11 GHZ, por lo que tiene las limitaciones y ventajas
de los sistemas antes descriptos, con el agravante que aún está en está
en etapa de desarrollo las normativas para otorgarle movilidad.
C.
SELECCIÓN DEL SISTEMA DE TRANSMISIÓN
Como se ha expuesto en reiteradas oportunidades durante los capítulos y
apartados anteriores de este trabajo, la banda de HF sigue siendo
utilizada por una gran variedad de actores, pero fundamentalmente su
mayor demanda radica en el uso como medio alternativo por las fuerzas
armadas de distintos países, las fuerzas de seguridad y en gran medida
para casos de emergencia. Los canales o porciones de la banda
destinadas a estos usos son ampliamente difundidas, normalizadas por
los entes de reglamentación internacionales y aceptadas por la mayoría
de los países del mundo.
Por ser el uso militar uno de los más difundidos es que estimó
conveniente investigar sobre las aflicciones en este campo, lo que llevó a
hallar que existe un protocolo abierto, ampliamente difundido, claramente
Pág. 89
normalizado y con profusión de equipos comercialmente disponibles que
se basan en estas normas.
Esta
suite
de
protocolos
se
denomina
NATO
Standardization
Agreement: Profile for Maritime High Frequency (HF) Radio Data
Communications STANAG 5066 (Acuerdo de estandarización de la
Organización del Tratado del Atlántico Norte – OTAN – Descripción para
comunicaciones radiales marítimas de alta frecuencia).
En las siguientes páginas se realizará una descripción abreviada del
sistema, ya que por ser un protocolo abierto la información es fácilmente
asequible por Internet en las direcciones citadas en la bibliografía. Se
mencionarán algunos detalles relevantes de las interfaces, formatos de
datos y procedimientos.
1.
Breve reseña.
En 1996 la Agencia de Comunicaciones Navales Aliadas comisionó el
desarrollo e implementación de un nuevo protocolo para comunicaciones
“embarcación a costa”. El protocolo describía las interfaces, formatos de
datos, funciones y procedimientos para la comunicación en HF.
Para que cualquier protocolo alcance los requerimientos de la OTAN
deben definirse adecuadamente dos interfaces externas. La interfaz de
aire y la terrestre o de cliente (Ver figura III-1). La ventaja de definir
interfaces comunes es garantizar la interoperabilidad entre fabricantes.
El resultado final del diseño de protocolo fue el STANAG 5066, que define
un estándar internacional para comunicaciones en redes sobre HF. Una
de las principales ventajas de la arquitectura del STANAG 5066 es que es
independiente de las aplicaciones y provee un servicio portador genérico
para las aplicaciones del cliente. Un nodo STANAG 5066 es la
Pág. 90
implementación de un servidor que proporciona servicios de transporte a
un cliente.
2.
Descripción de la arquitectura
STANAG 5066 es un protocolo que utiliza ARQ (Automatic Request
Response) que controla los paquetes transmitidos al aire y ha sido
desarrollado utilizando una estructura estratificada.
Existe una relación Cliente-Servidor entre las aplicaciones específicas de
los clientes y el nodo STANAG 5066. Estos utilizan al mismo para facilitar
la comunicación con la aplicación par del lado remoto.
STANAG 5066 fue diseñado inicialmente para comunicar un buque a
tierra utilizando las formas de onda STANAG 4285 y STANAG 4529.
Estas son formas de onda No-Autobaud para comunicación de datos
sobre canales de HF de 3 KHz de ancho de banda, soportando tasas de
transferencia de hasta 2.400 bps e incluyendo ecualización, FEC e
interleaving.
Antes de continuar se hace necesario establecer algunas definiciones.
a)
Definiciones
Nodo:
La implementación de la presente descripción. Este
incluye el módem, la radio y el equipo criptográfico
necesario para las comunicaciones.
Subred:
Una colección de nodos. Como un todo, la subred provee
un servicio de red de trasporte confiable para usuarios o
clientes externos.
Interleaving:
O entremezclado, es el proceso de aleatorización del flujo
de datos para reducir la tasa de error (BER – Bit Error
Pág. 91
Rate), debido a que la mayoría de los errores producidos
en el medio de HF son de tipo atrafagado lo que
ocasionaría una pérdida importante si la transmisión fuera
serial. Es muy difícil para un FEC corregir pérdidas de
datos adyacentes. El entremezclado se efectúa por
bloques y se determina por su duración.
Formas de onda “Autobaud”: Es una forma de onda donde no es
necesario que el receptor tenga exacta idea de la forma
de la onda o el tamaño del bloque de entremezclado para
recibir una señal correctamente. Estos datos se incluyen
en el encabezado de la trama. Una forma de onda “NonAutobaud” no posee este encabezado y estos parámetros
debe sincronizarse previamente al establecimiento de la
comunicación.
b)
Interfaz aérea común
Una comunicación confiable basada en transmisiones de radio en la
banda de HF en factible utilizando módems que cumplan con los
estándares
MIL-
STD-188-110A,
STANAG
4285
Y
4529
para
conformación de ondas.
La subcapa de transferencia de datos (como se describe más adelante)
soporta un cambio automático de la tasa de transferencia de datos del
usuario en el módem HF en respuesta al cambio en las condiciones del
canal. Esta capacidad requiere controlar en forma remota al módem.
La radio asociada con este nodo se asume como una radio de Banda
Lateral Única (SSB – Single Side Band) de HF, con las especificaciones
apropiadas para trabajar con este tipo de módems.
Pág. 92
c)
Interoperabilidad dentro de la subred
La definición STANAG 5066 también especifica la interfaz entre los
clientes externos usuarios de la subred y el nodo. Mientras que deja
librada a la implementación las interfaces físicas (Ethernet, buses
internos, etc.), el formato de los datos (primitivas) y los procedimientos
son definidos de manera que cualquier usuario haga uso de los mismos.
No se especifican tampoco las aplicaciones.
Para una mayor claridad de exposición, el documento presenta las
funciones divididas en subcapas, como se muestra en la Figura III-2.
Cuando se lo examina bajo la óptica del modelo Abierto para
Interconexión de Sistemas (OSI – Open Systems Interconection), la
arquitectura está compuesta de un Nivel de Transmisión, que equivale a
la Capa Física, un Nivel de Enlace análoga de la capa homónima y el
nivel de Subred coincidente con la Capa de Red, finalmente lo que es
definido como el Nivel de Sistema, que engloba todas aquellas capas
necesarias para que funcionen las aplicaciones del usuario
OSI
Transferencia de Datos en HF
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Sistema
Red
Subred
Enlace
Enlace
Física
Transmisión
Direccionamiento de nodos da nivel de sistema.
Manejo y selección de frecuencia a nivel de sistema
Ruteo, conexión, detección de ocupación,
intercambio de datos y control de flujo
Control y manejo de la frecuencia
Tasa de transferencia, forma de onda, codificación,
manejo de errores, establecimiento del enlace.
Tabla III-1: Comparativa de la estructura de capas con el modelo OSI
Pág. 93
Ilustración III-2: Modelo de capas del estandar STANAG5066
d)
Comunicación entre subcapas adyacentes y análogas.
Las comunicaciones entre subcapas adyacentes se realizan a través del
pasaje de paquetes de datos entre ellas. La forma en que estos son
tratados se denomina primitiva.
Las comunicaciones entre una subcapa y la correspondiente subcapa par
en otro nodo funcionan por el uso de Unidades de Dato del Protocolo
(PDU – Protocol Data Units). Para garantizar la interoperabilidad, se
definen también las PDU para cada nivel así como los procedimientos
para su uso, como se detalla en la Figura III-3.
A continuación se describen brevemente las funciones de las mismas:
Pág. 94
Subcapa de Interfaz de Subred (SIS - Subnetwork Interfaz Sublayer)
proporciona un enlace común y estándar para todos los usuarios y el
nodo. Define las primitivas para ser usada por algunas aplicaciones
específicas, para hacerlas ínter operables a través de la subred,
denominadas Punto de Acceso a la Subred (SAP – Subnet Access
Point), como se ve en la figura III-3.
Ilustración III-3: Transferencia de datos entre subcapas adyacentes y pares
Subcapa de Acceso al Canal (CAS – Channel Access Sublayer)
proporciona funcionalidad adicional para permitir diferente formas de
acceso al canal. Esta subcapa sustenta la comunicación sobre un canal
de radio de HF dedicado, bajo el supuesto que los procesos requeridos
para iniciar el enlace en el canal adecuado en cada extremo es manejado
mediante
procedimientos
externos
a
este
sistema,
proveyendo
mecanismos par manejar interferencia inintencionadas.
Define las PDU para intercambiar con la subcapa par en el otro extremo,
pero no define las primitivas para intercambiar información con capas
adyacentes en un mismo nodo.
Pág. 95
Subcapa de Transferencia de Datos (DTS – Data Transfer Sublayer)
brinda un servicio confiable de enlace de datos ARQ, definiendo las PDU,
no así las primitivas.
También contiene el protocolo para el control adaptativo de la tasa de
transferencia de datos del módem HF, utilizando formas de onda
STANAG 4285 y STANAG 4529., y la interfaz entre esta subcapa y las
subcapas inferiores, como la de módem y la de seguridad.
Subcapa de Seguridad de la Comunicación (CSS – Communications
Security Sublayer) otorga seguridad mediante el uso de equipo de
criptografía adecuado. La tendencia actual es que la seguridad es
brindada por la aflicción o en capas cercanas a ella
Subcapa de Módem (MS – Modem Sublayer) provee un medio para
transmitir datos digitales sobre un canal analógico. Las interfaces entre el
módem y la radio se definen en otras STANAG.
Subcapa de Establecimiento Automático del Enlace (ALE – Automatic
Link Establishment) automatiza el proceso de establecer un camino o
enlace radial con uno o más nodos remotos.
Subcapa de Equipo de Radio (RES – Radio Equipment Sublayer)
comprende el equipamiento necesario para establecer el vínculo radial
entre do nodos, como ser transmisores, receptores, cables, antenas, etc.
El documento STANAG 4203 establece los requerimientos mínimos que
los mismos deben cumplir.
Subcapa de Gestión de la Subred (SMS - Subnet Management
Sublayer) es mostrada en las figuras III-2 y III-3 como una columna
vertical que interactúa mediante interfaces con todas las subcapas. La
función primordial en el contexto de esta norma es el Control Automático
del Enlace (ALM – Automatic Link Maintenance) en forma de un control
Pág. 96
adaptativo del módem de HF. Los mensajes de gestión de subred y
procedimientos principales asociados requeridos para el ALM, serán
descriptos brevemente más adelante en este trabajo. Hay otras funciones
que podrían ser críticas al momento de la implementación para un
correcto funcionamiento, pero por ser fuertemente dependientes de la
tecnología de los sistemas implementados, no se describen en la norma
ni en el presente trabajo.
3.
Estructura de datos y primitivas
a)
Interfaz de Subred
La interacción entre el nodo de subred y los usuarios es gobernada por
una relación cliente-servidor. Los usuarios (Clientes) solicitan servicios
proporcionados por la subred HF (Servidor). Los servicios provistos por el
servidor son independientes de la aplicación y comunes para todos los
clientes independientemente de la tarea que ellos pudieran efectuar.
Los clientes están vinculados a la Subcapa de Interfaz de Subred (SIS)
mediante Puntos de Acceso a Servicios (SAP’s – Service Access
Points), algo equivalente a los “port” del protocolo TCP/UDP. Puede
haber múltiples clientes conectados simultáneamente a la SIS. Cada SAP
es designado por in identificador (SAPID). El SAPID es un número del
rango de 1 a 15, por lo que puede haber un máximo de 16 clientes
simultáneos en un mismo nodo.
En la norma se definen algunos de las aplicaciones (clientes) más
comunes, pero los mismos no son de aplicación obligatoria.
Los datos suministrados por los clientes a la SIS deben ser en forma de
primitivas, con el formato descrito en el documento. Los clientes son
responsables de segmentar los mensajes largos en U-PDU’s (Protocol
Data Units – Unidades de Datos de Protocolo).
Pág. 97
La SIS trata a todos los clientes conectados a si de la misma forma
independientemente de la aplicación que desarrollen. El único factor
distintivos entre clientes, más allá de su ID es su Rango (recordar que el
origen de la norma es militar) que determina el orden de importancia.
Ciertas peticiones de servicios efectuadas por clientes de mayor rango
deben tener preferencia sobre aquellas realizadas por clientes de menor
rango.
Siendo el STANAG 5066 un protocolo orientado a la conexión, la SIS es
la responsable del establecimiento, mantenimiento y terminación de las
sesiones cono los nodos pares remotos. Existen cuatro tipos de sesiones
de intercambio de datos:
1. Soft Link
2. Hard Link
3. Difusión (Broadcast)
4. Reservado
Todas las sesiones de intercambio de datos, excepto la de difusión,
requieren de un enlace físico punto a punto con el nodo remoto
especificado.
1.
Sesión de Intercambio de Datos Soft Link
El establecimiento de la sesión de intercambio de datos Soft Link es
iniciada unilateralmente por la SIS que ha puesto una U_PDU con ARQ
en una cola de espera y cuyo cliente no haya solicitado una sesión de
intercambio de datos Hard Link del modo siguiente.
En ausencia de una solicitud de un Hard Link por parte de un cliente, la
SIS inicia una sesión de intercambio de datos Soft Link basada en los
Pág. 98
destinos de las U_PDU encoladas de los clientes. En contraste con el
establecimiento de la sesión Hard link, no se requiere un intercambio
(handshaking) par a par explícito para el establecimiento de la sesiones
Soft Link.
El par llamante establece implícitamente una sesión Soft Link al requerir
la conformación de un enlace físico a un nodo remoto. En el texto de la
norma se indica el proceso realizado por la Subcapa de Acceso al canal
(CAS) para establecer el enlace físico. Ambas SIS (llamada y llamante)
son informadas del establecimiento satisfactorio del enlace físico por sus
respectivas CAS. Luego de que se hizo en enlace físico, ambas SIS
asumen que la sesión Soft Link ha comenzado, a menos que una de ellas
(usualmente el llamante) envíe explícitamente un Requerimiento de
Establecimiento de un Hard Link.
Cuando los datos para ese nodo han sido transmitidos, la sesión es
terminada inmediatamente o luego de un periodo de temporización
(timeout) apropiado para posibles nuevas U_PDU’s que pudieran existir.
El procedimiento para terminar la Sesión de Intercambio de Datos Soft
Link se produce de la siguiente manera: esta sesión puede ser terminada
por cualquiera de los dos extremos pares simplemente interrumpiendo el
enlace físico. No se necesita comunicación entre pares. El procedimiento
realizado por la CAS se explica en los documentos de la norma. Ambos
pares son informados por la eliminación del vínculo físico por sus
respectivas CAS. Luego que el enlace físico se extinguió, ambas SIS
declaran la sesión como terminada. La señalización entre subcapas
requerida para realizar esto es efectuada por la Subcapa de Gestión de
Subred (SMS).
El par llamado también puede terminar la sesión, sin
embargo debe esperar un tiempo mínimo configurable antes de terminarla
unilateralmente, ya que pueden acontecer condiciones inestables,
deteriorando la eficiencia de la red por establecer y terminar sesiones sin
Pág. 99
transmitir efectivamente datos. La temporización mínima debe ser
cuidadosamente seleccionada dependiendo de diversos factores, como el
tamaño y configuración de la red entre otros.
De manera de proporcionar un servicio balanceado de las U_PDU’s en la
cola, una sesión de intercambio de datos Soft Link no debe exceder un
periodo máximo especificado. Los parámetros específicos de las
temporizaciones deben seleccionarse en el contexto de la configuración
particular de la red.
2.
Sesión de Intercambio de Datos Hard Link
Es el segundo tipo de sesiones de intercambio de datos. Se inicia con un
requerimiento específico de un cliente, quien puede solicitarlo de forma de
asegurar que un enlace físico a un nodo específico sea mantenido
independientemente de otras U_PDU’s encoladas y opcionalmente
reservar en forma total o parcial la capacidad de este enlace.
Luego de recibida una primitiva desde el cliente, la SIS verifica si puede
aceptar dicha petición, por ejemplo, si no existe una petición de mayor
jerarquía. Si no existe inconveniente, libera primero la conexión existente
si la hubiera. Una vez concluido dicho enlace, la SIS comienza entonces
la construcción de un enlace físico al nodo especificado por el cliente,
explicado en los anexos de la norma. Una vez establecido el enlace físico
la SIS, envía un requerimiento de establecimiento de un Hard Link
mediante una S_PDU a la subcapa par en el nodo remoto.
Para asegurar que las capas inferiores cumplan su cometido, la primitiva
es entregada a la Subcapa de Acceso al Canal (CAS) de forma
expeditiva. Cuando la Subcapa de Acceso a la Subred (SAS) del lado
llamado recibe la solicitud expeditiva de su propia CAS, verifica si puede
Pág. 100
cumplir la solicitud y no tiene en proceso un pedido de mayor jerarquía o
no existe un cliente ligado a la SAP ID solicitada.
Una vez aceptada la parte llamada retorna, dentro de un intervalo de
tiempo
máximo
determinado,
una
S_PDU
de
confirmación
de
establecimiento de Hard Link a la parte llamante. De lo contrario debe
regresar una S_PDU de rechazo de la solicitud de enlace. Cuando la
parte llamante recibe esta confirmación, declara el enlace como exitoso (o
no exitoso) e informa a sus clientes de forma acorde.
El proceso se muestra en las siguientes figuras.
Ilustración III-4: Establecimiento de un Hard Link - Extremo llamante
Pág. 101
Ilustración III-5: Establecimiento de un Hard Link - Extremo llamado
La terminación de un Hard Link puede ser iniciada por cualquiera de
ambas subcapas pares. Normalmente debe ser terminado por el extremo
llamante a requerimiento del cliente que lo inició, o por cualquiera de los
pares que reciba una solicitud de Hard Link de mayor prioridad de uno de
sus clientes. El extremo que decida terminar la sesión, transmite una
S_PDU de terminación, el extremo receptor inmediatamente declara el
enlace terminado y responde con una S_PDU de confirmación de
terminación de Hard Link. El lado iniciador al recibir la respuesta o luego
de un tiempo, también declara el enlace como terminado. Ambos
extremos informan a sus clientes de acuerdo a las reglas asociadas.
Luego de terminar el Hard Link con el cliente de subred, debe deshacerse
el vínculo físico entre los nodos. Normalmente esta tarea se deja al par
que requirió la terminación, ya que puede querer iniciar otra sesión.
Los procedimientos de terminación se muestran en las siguientes figuras.
Pág. 102
Ilustración III-6: Terminación de un Hard Link - Extremo iniciador
Ilustración III-7: Terminación de Hard Link - Extremo remoto
3.
Sesión de Difusión
El tercer tipo de sesión de intercambio de datos es la sesión de
intercambio de datos de difusión (broadcast).
La sesión puede ser iniciada y terminada por un proceso de gestión, como
ser un cliente de administración de red. Un nodo configurado para ser
solo de difusión es colocado en Sesión de Intercambio de Difusión
Pág. 103
Permanente durante el cual no pueden prestarse servicios de Hard Link, o
U_PDU de ARQ.
Alternativamente la SIS puede iniciar y terminar unilateralmente dichas
sesiones. Las reglas para iniciar y terminar estas sesiones se detallan en
la norma.
b)
Primitivas intercambiadas con los clientes
La siguiente tabla lista las primitivas intercambiadas entre los clientes y la
Subcapa de Interfaz de Subred.
CLIENT -> SUBNETWORK INTERFACE
S_BIND_REQUEST (Service Type, Rank,
SAPID)
SUBNETWORK INTERFACE -> CLIENT
S_BIND_ACCEPTED (SAP ID, MTU)
S_BIND_REJECTED (Reason)
S_UNBIND_REQUEST ( )
S_UNBIND_INDICATION (Reason)
S_HARD_LINK_ESTABLISH (Link Priority,
Link Type, Remote Node Address, Remote
SAPID)
S_HARD_LINK_ESTABLISHED (Remote
Node Status, Link Priority, Link Type, Remote
Node Address, Remote SAPID)
S_HARD_LINK_REJECTED (Reason, Link
Priority, Link Type, Remote Node Address,
Remote SAPID)
S_HARD_LINK_INDICATION (Remote Node
Status, Link Priority, Link Type, Remote Node
Address, Remote SAPID)
S_HARD_LINK_ACCEPT (Link Priority, Link
Type, Remote Node Address, Remote SAPID)
S_HARD_LINK_REJECT (Reason, Link
Priority, Link Type, Remote Node Address,
Remote SAPID)
S_HARD_LINK_TERMINATE (Remote Node
Address)
S_UNIDATA_REQUEST (Destination Node
Address, Destination SAPID, Priority,
TimeToLive, Delivery Mode, U_PDU)
S_HARD_LINK_TERMINATED (Reason,
Link Priority, Link Type, Remote Node
Address, Remote SAP ID)
S_SUBNET_AVAILABILITY (Subnet Status,
Reason)
S_UNIDATA_REQUEST_CONFIRM
(Destination Node Address, Destination SAPID,
U_PDU)
S_UNIDATA_REQUEST_REJECTED
(Reason, Destination Node Address, Destination
SAPID, U_PDU)
S_UNIDATA_INDICATION (Source Node
Address, Source SAP ID, Destination Node
Address, Destination SAP ID, Priority, U_PDU)
Pág. 104
S_EXPEDITED_UNIDATA_REQUEST
(Destination Node Address, Destination SAP ID,
Priority, TimeToLive, Delivery Mode, U_PDU)
S_MANAGEMENT _MSG_REQUEST (MSG)
S_KEEP_ALIVE ( )
S_EXPEDITED_UNIDATA_REQUEST_CON
FIRM (Destination Node Address, Destination
SAP ID, U_PDU)
S_ EXPEDITED_UNIDATA_REQUEST_
REJECTED (Reason, Destination Node
Address, Destination SAP ID, U_PDU)
S_EXPEDITED_UNIDATA_INDICATION
(Source Node Address, Source SAP ID,
Destination Node Address, Destination SAP ID,
Priority, U_PDU)
S_DATA_FLOW_ON( )
S_DATA_FLOW_OFF ( )
S_MANAGEMENT_MSG_INDICATION
(MSG)
S_KEEP_ALIVE ( )
Tabla III-2: Primitivas intercambiadas entre la SIS y los clientes
Los nombres de las mismas comienzan con el prefijo “S_”. Esta tabla solo
sirve como guía y para la especificación detallada de las mismas es
conveniente referirse a la norma.
CODIFICACIÓN DE PRIMITIVAS
La codificación de las primitivas “S” están mapeadas en campos de
acuerdo a la recomendación del ITU-T (Ex CCITT) V.42, 8.1.2.3, que
establece lo siguiente:
•
Cuando el campo está contenido en un solo octeto, el número de
bit más bajo del campo representa el valor de orden inferior.
•
Cuando el campo se expande a más de un octeto, el orden de los
valores de bit dentro de cada octeto decrece progresivamente a
medida que el número de octeto crece. El número de bit menor
asociado al campo representa el valor de orden inferior.
El campo de dirección en las primitivas “S” porta una dirección de nodo de
3 y ½ octetos como se definen más adelante, ordenados como precede
en una D_PDU.
Pág. 105
Como se muestra en la figura, todas las primitivas deben comenzar con la
secuencia de 16 bits, del tipo Maury-Styles, 0xEB90 con el bit menos
significativo (LSB – Least Significant Bit) transmitido primero:
(MSB) 1110 1011 1001 0000 (LSB)
Siguiendo a esta secuencia, los siguientes 8 bits levan la versión del
5066, que deben ser todos ceros. Los siguientes 16 bits proveerán la
longitud en octetos de la primitiva “S” que le sigue, excluyendo a la
secuencia Maury-Styles, la versión y la longitud. El LSB de la longitud
debe mapearse en el bit de menor orden del campo.
A menos que se especifique de manera contraria, el orden de la
transmisión de los bits debe efectuarse de acuerdo a lo especificado en la
recomendación del CCITT V.42, párrafo 8.1.2.2, que determina que el
LSB (bit 0 en la figura) del octeto 0 debe transmitirse primero. Los bits
restantes se transmitirán secuencialmente, comenzando por el LSB de
cada octeto.
Ilustración III-8: Estructura de una primitiva "S"
c)
Estructuras de datos
Los datos en formas de PDU transmitidos entre capas pares son definidos
por la norma STANAG 5066 y son resueltos por la implementación del
sofá de comunicaciones que cumplimente la misma.
Sin embargo por tratarse de las estructuras de datos transmitidas por el
ordenador al módem, se realizará una breve descripción de la estructura
de las D_PDU, utilizadas por la Subcapa de Transferencia de Datos
(DTS).
Pág. 106
1.
Función de la DTS
La principal función de la DTS es la de segmentar y reensamblar las
D_PDU (provenientes de la Subcapa de Acceso al Canal – CAS) y
asegurar que la misma sea recibida en el nodo remoto. La DTS asegura
la recepción libre de errores sobre el enlace utilizando la retransmisión
selectiva de las D_PDU recibidas con error. Por ello la DTS implementa la
función ARQ proporcionada por la STANAG 5066.
2.
Modo de entrega de datos
La DTS implementa diversos modos de entrega de datos. Los datos
pueden enviarse en modo ARQ o No-ARQ. En este último las D_PDU, no
son confirmadas por el nodo receptor y por lo tanto no hay certeza por
parte del transmisor de la correcta recepción de las mismas.
En el modo ARQ la D_PDU puede ser configurada de las siguientes
maneras:
•
Confirmación de cliente o nodo: en la confirmación de nodo
se certifica la recepción por parte del nodo remoto, mientras
que en la confirmación de cliente se verifica la correcta
recepción de los paquetes por el cliente de destino. Esto
permite
la
seguridad
de
recepción
correcta
entre
aplicaciones pares.
•
Servicio de datos regular o expeditivo.
•
Entrega de C_PDU: estando esto relacionado ya no con los
datos del cliente, sino con los mensajes utilizados para la
creación del enlace físico y su anulación.
Pág. 107
•
Entrega ordenada o desordenada: los paquetes entregados
al cliente en el orden en que son recibidos se denomina
modo desordenado, mientras que el modo ordenado espera
la llegada de todos los paquetes que conforman el mensaje
para recién entregarlos al cliente.
Una C_PDU recibida en la DTS es segmentada en un número de D_PDU
tal que su tamaño de trama no exceda los 1023 octetos. Los números de
secuencia de una C_PDU segmentada deben ser consecutivos pero
independientes del número inicial incrementándose de a uno. Para
reensamblar una C_PDU se utiliza el número de secuencia y las banderas
de inicio y fin.
Las C_PDU transmitidas usando el modo No-ARQ deben tener el mismo
C_PDU ID (número de identificación). Cada D_PDU contendrá un valor de
corrimiento (offset) que indicará el desplazamiento de la C_PDU corriente
del segmento total de la C_PDU original. El reensamblado utiliza el
C_PDU ID, el desplazamiento del segmento, el tamaño del segmento y la
longitud de la C_PDU. Al completarse la transmisión de la C_PDU, la DTS
indicará que secciones de datos de la D_PDU se recibieron con errores y
solicitará al nodo transmisor que reenvíe esas tramas.
3.
Estructura de la D_PDU
La estructura se puede ver en la siguiente figura:
Ilustración III-9: Estructura de una D_PDU
La secuencia de sincronismo es la misma que para las primitivas “S” y
mapeado según la recomendación V.42 del CCITT.
Pág. 108
El encabezado de la D_PDU puede verse a continuación:
Ilustración III-10: Mapeo del Encabezado de una D_PDU
Los campos que lo componen son los siguientes:
•
Tipo: Detalla el tipo de mensaje según la Tabla III-3.
Tipo
Significado
Función
0
DATA-ONLY
Transferencia de datos SIMPLEX
1
ACK-ONLY
Reconocimiento de transferencia de datos tipo 0 y 2
2
DATA-ACK
Transferencia de datos DUPLEX
3
RESET/WIN-RESYNC
Reiniciar / Resincronizar entidades de protocolo pares
4
EXP-DATA-ONLY
Transferencia expedita de datos SIMPLEX
5
EXP-ACK-ONLY
Reconocimiento de transferencia de datos tipo 4
6
MANAGEMENT
Gestión de transferencia de mensajes
7
NON-ARQ DATA
Transferencia de datos No-ARQ
8
EXP-NON-ARQ DATA
Transferencia expedita de datos No-ARQ
9 – 14
(RESERVED)
Reservado para usos futuros
15
WARNING
Tipo de D_PDU inesperado o no reconocido
Tabla III-3: Tipo de tramas D_PDU
•
EOW (Engineering Order Wire – Ingeniería del cable de
comando) son los primeros 12 bits de un mensaje de gestión,
comúnmente usados para el cambio de tasa de transmisión o de
frecuencia. También es usado para transportar información sobre
la configuración de un nodo. Esta información le informará a otro
nodo sobre las capacidades el nodo local, incluyendo la posibilidad
de efectuar cambio de tasa de transmisión, controlar el módem,
Pág. 109
tipo de forma de onda, tasa de datos y el tamaño del entrelazado
(interleaver).
•
EOT (End Of Transmisión – Fin de la Transmisión) Es una
anticipación a través de la D_PDU, para indicarle al nodo remoto el
tiempo remanente de transmisión.
•
Información de dirección: La mitad de los bits de la dirección
indican la dirección STANAG 5066 del nodo local o fuente y los
restantes la dirección del nodo remoto o destino. la máxima
longitud de direccionamiento de STANAG 5066 es de 28 bits.
Las D_PDU DATA-ONLY, DATA-ACK y EXP- DATA-ONLY, mostrada en
la Tabla III-3, contienen un número de secuencia de transmisión que
identifica a la D_PDU en una ventana de transmisión. Las D_PDU ACKONLY y DATA-ACK contienen también un número de reconocimiento
selectivo para identificar a las D_PDU recibidas correctamente en la
ventana de transmisión corriente. La trama MANAGEMENT utilizada para
enviar información de gestión entre nodos tiene sus propios números de
secuencia de transmisión y recepción.
Cada nodo implementa su propia ventana de control de flujo que contiene
los números de secuencia de las D_PDU transmitidas, reconocidas y no
reconocidas, para las funciones de transmisión y recepción. Esos
números de secuencia son asignados en forma ascendente con módulo
256 y un número de secuencia en particular solo puede ser rehusado
cuando toda la secuencia ha sido reconocida. Por ello un nodo solo puede
transmitir una secuencia máxima de 128 tramas.
d)
Direccionamiento de nodos
Las direcciones STANAG 5066 son muy similares a las direcciones IP y
son expresadas en el formato:
Pág. 110
(MSB) w.x.y.z (LSB)
Solo hay disponibles 28 bits, por lo que w puede tomar valores entre 0 y
15 mientras que x, y, y z varían entre 0 y 255. Esto permite un máximo
de 268 millones de direcciones. No necesariamente deben utilizarse los
28 bits y pueden enviarse direcciones de 4; 8; 12; 16; 20 o 24 bits. Las
direcciones fraccionales deben mapearse en los primeros números (hacia
la izquierda) no-cero de la dirección.
4.
Clientes STANAG 5066
En este apartado se definen las interacciones con la subred para un grupo
de clientes a los cuales la subred de HF provee servicios de transporte.
Estos clientes son definidos de manera de proporcionar un conjunto inicial
de aplicaciones ínteroperables que hagan uso de la subred de HF. Cabe
aclarar que un cliente de la subred puede actuar como servidor para otro
cliente, siendo las secciones subsiguientes tratadas manteniendo esta
relación cliente-servidor. La norma no prohíbe interacciones adicionales
que no estén definidas. La siguiente tabla define los SAP-ID estándares
para los clientes.
Aplicaciones clientes STANAG 5066
Gestión de Subred
Flujo serial orientado al caracter
Manejo de Mensajes Tácticos Militares (T-MMHS)
HMTP (Protocolo de Transferencia de Correo HF)
HFPOP (Protocolo de Oficina Postal HF)
Hilo de Comando de Operador (HFCHAT)
Protocolo Confiable Orientado a Conexión (RCOP)
Protocolo No confiable Orientado a Datagrama (UDOP)
Protocolo Punto a Punto (PPP)
Protocolo de Internet (IP)
Reservado
Protocolo de transporte de archivos comprimidos (CFTP)
No asignados
Tabla III-4: SAP-ID de Clientes STANAG 5066
Pág. 111
SAP ID
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10-11
12
13-15
Los clientes de la subred deben segmentar las U_PDU remitidas
mediante las primitivas S_UNIDATA_REQUEST para cumplimentar con la
Máxima Unidad de Transferencia (MTU) recomendada por la Subcapa de
Interfaz de Subred en la primitiva S_BIND_ACCEPTED.
El formato de todas la U_PDU se describe en la siguiente figura. El orden
de transmisión de los bits, así como el mapeo de ellos en los campos de
detallan en la norma.
Ilustración III-11: Formato de una U_PDU
Deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos:
•
El número ID de conexión es un valor entre 0 y 15. La norma
no especifica la asignación y coordinación de dichos
números. El número ID de conexión 0 está reservado para
conexiones no multiplexadas.
•
Los bits reservados se fija a 0.
•
Los números de ID de U_PDU deben ser asignados en
forma consecutiva.
•
El número de segmento de U_PDU será asignado
consecutivamente a los segmentos dentro de una misma
Pág. 112
U_PDU. Al primer segmento se le asigna el número de
segmento 0. Si una U_PDU no requiere fragmentación se le
asignará 0 al valor del número de segmento.
Los clientes de subred definidos en este apartado son gateways que
traducen los protocolos designados para enlaces de gran ancho de banda
y poco o ningún tiempo de retorno, a protocolos mejor adaptados a
enlaces de radio de HF. La experiencia demuestra que el uso de
gateways presenta mayores ventajas que las desventajas que este tipo de
soluciones acarrea.
a)
HMTP (Protocolo de Transferencia de Correo por HF)
HMTP (HF Mail Transfer Protocol) es una adaptación del SMTP (Simple
Mail Transfer Protocol) especificado en la rfc.821 de la IETF, que define
un tipo de protocolo de un conjunto comando/respuesta utilizado para
transferir un correo electrónico entre un cliente y un servidor SMTP. La
estructura de un SMTP por si misma no permite la implementación sobre
HF debido a las grandes demoras entre un comando y la respuesta
correspondiente. Un diálogo comando/respuesta normal contiene cerca
de catorce mensajes intercambiados antes que se inicie la transferencia
del correo. La rfc.2920 “Extensiones de servicio SMTP entubados
(pipelined)” agrupa los mensajes entre cliente y servidor en forma
conjunta, reduciendo considerablemente el número de intercambio de
mensajes requeridos para transferir un correo electrónico. HMTP
implementa los servicios entubados para reducir el número de intercambio
de mensajes.
Los comandos, semántica y sintaxis de los comandos se detallan en la
norma.
Pág. 113
Todos los datos de cliente HTFP usan las siguientes opciones de
servicios:
b)
•
Modo de transmisión ARQ.
•
Opción de confirmación de entrega por nodo o cliente.
•
La entrega de la U_PDU es siempre en forma ordenada.
HFPOP (Protocolo de Oficina Postal por HF)
HFPOP (HF Post Office Protocol) es la versión del POP3 usado en
Internet. HFPOP utiliza las características opcionales rfc.1939 de
entubado (pipelining); mecanismos de extensión rfc.2449 y 8-BITMIME.
Implementa las mismas opciones de servicio que TFP.
c)
RCOP (Protocolo Confiable Orientado a Conexión)
RCOP (Reliable Connection Oriented Protocol) provee una conexión
confiable entre aplicaciones. Por ello se ubica por encima de la capa SIS
e implementa funciones de capa de Transporte del modelo OSI y permite
que múltiples conexiones sean multiplezazas utilizando el mismo cliente
STANAG 5066.
La multiplexación la logra agregando información en el encabezado a los
datos de la aplicación que es trasferida al nodo. Para ello adiciona un
campo de 16 bits al inicio del campo de datos de la U_PDU denominado
Identificador de Aplicación.
Pág. 114
Ilustración III-12: Estructura de trama U_PDU para cliente RCOP
Los datos de la aplicación deben segmentarse de manera que RCOP
pueda entregarlos a las capas inferiores con un tamaño adecuado a la
MTU. La ID de conexión, la ID de la U_PDU y el número de segmento son
utilizados para la segmentación y reensamblado. La dirección de origen,
el SAP ID en conjunto con los campos del encabezado RCOP identifican
en forma unívoca al datagrama a lo largo de toda su trayectoria.
Los clientes RCOP usan las mismas opciones de servicios que los
clientes anteriormente detallados.
d)
UDOP (Protocolo No confiable Orientado a Datagrama)
UDOP (Unreliable Datagram Oriented Protocol) también proporciona
servicios de multiplexación para aplicaciones simultaneas de clientes
haciendo uso de las sesiones de intercambio de difusión (broadcast).
Todos los datos de cliente UDOP usan las siguientes opciones de
servicios:
•
Modo de transmisión No ARQ.
•
Opción de confirmación de entrega es nula.
•
La entrega de la U_PDU es siempre en forma desordenada, o sea,
a medida que arriban.
Pág. 115
e)
BFTP (Protocolo Básico de Transferencia de Archivos)
BFTP (Basic File Transfer Protocol) hace uso de los servicios de
segmentación y reensamblado de RCOP para la transferencia de
archivos, adicionando un encabezado como el que se observa en la figura
Ilustración III-13: Formato del encabezado BFTP
f)
FRAP (Protocolo de Confirmación de Recepción de Archivo)
Para garantizar la recepción correcta de los archivos en el nodo remoto
cuando
se
utiliza
BFTP
puede
utilizarse
FRAP
(File-Receipt
Acknoledgement Protocol). Para ello el extremo receptor transmite una
U_PDU utilizando RCOP con el campo de identificación de aplicación
completado con 0x100B y la misma ID de conexión del BFTP original. A
esta forma se la conoce como FRAP versión 1.
La versión 2 incluye también una copia del encabezado del BFTP, lo que
permite verificar no solo que el archivo fue recibido en el extremo remoto,
sino también que el archivo recibido es el correcto y que su tamaño es el
original.
g)
PPP (Protocolo Punto a Punto)
El protocolo PPP es bien conocido como un transporte de protocolos
entre redes. Está definido por la rfc.1548 y se construye utilizando el
campo de protocolo de 2 octetos, más no así los caracteres de entramado
HDLC (High-level Data Link Control).
Pág. 116
h)
CFTP (Protocolo de Transferencia de Datos Comprimidos)
El CFTP (Compressed File Transfer Protocol) se usa para enviar los
correos electrónicos a través de la red entre servidores de correo. Este
recibe los correos de un servidor SMTP y los envía utilizando un BFTP y
RCOP al cliente CFTC remoto. CFTC utiliza la compresión de acuerdo a
lo establecido en la rfc 1950; 1951 y 1952 también denominadas
compresión GZip. La figura muestra la estructura del mismo.
Ilustración III-14: Formato de la estructura de CFTP
El correo electrónico CFTC se compone de los siguientes datos:
•
ID del mensaje: Identificación única del mensaje actual que será
usado como nombre del archivo al descomprimir el correo
electrónico en el nodo remoto.
•
Lista de receptores: Un string conteniendo la lista de los
destinatarios del correo.
•
Tamaño del mensaje: tamaño en octetos de los datos del
mensaje.
•
Datos del mensaje: Cuerpo del mensaje.
El cliente local CFTC recibe el correo del servidor SMTP. Se construye un
archivo como se indica en la Ilustración III-13. Entonces es comprimido en
formato GZip y encapsulado usando paquetes BFTP, se agrega un
encabezado RCOP y remitido a la subred para ser enviado.
Pág. 117
El Cliente IP es discutido con mayor detalle en el siguiente apartado
D.
IP SOBRE STANAG 5066
1.
Introducción
Los mundos de la teleinformática cableada e inalámbrica funcionan bajo
paradigmas completamente diferentes. El mundo cableado asume una
conexión permanente con un medio estable y gran ancho de banda. Las
redes inalámbricas de poco ancho de banda, como HF, GPRS u 802.11
funcionan todas mediante conexiones intermitentes sobre bandas
angostas de velocidades entre 4,8 a 19,2 Kbps. Estas diferencias
introducen una serie de dificultades que atentan cuando se intenta
extender los protocolos tradicionales sobre redes inalámbricas.
En muchos casos los desarrolladores de software han implementado
soluciones puntuales para encarar el ambiente inalámbrico, utilizando
API’s inalámbricas para manejar la comunicación entre la aplicación y el
mundo inalámbrico. Actualmente las organizaciones están haciendo
esfuerzos para extender sus aplicaciones a las redes inalámbricas.
La suite de protocolos TCP/IP se diseño para conexiones cableadas de
alta
velocidad.
Requiere
el
intercambio
de
múltiples
mensajes,
denominado “chatty” (conversador) en la jerga, con encabezados de 40
octetos y la necesidad de esperar confirmaciones rápidamente, lo cual es
sumamente engorroso para ambientes inalámbricos. Adicionalmente TCP
requiere una rápida confirmación para cada paquete enviado sujeto a
temporizaciones que una vez vencidas causan la retransmisión de los
mismos, empeorando el problema exponencialmente debido al alto tráfico
y mayores retardos, lo que incurre en nuevas retransmisiones.
Pág. 118
Ese tipo de escenario puede llevar a un ambiente inalámbrico a un
colapso total. Algunas organizaciones recurren a sustituir el uso del
protocolo TCP por UDP, ya que no necesita confirmación pero por otro
lado lo torna no confiable para transmisión de datos. Para sobreponerse a
esto deben incorporarse esquemas de reconocimiento dentro de las
aplicaciones, lo que implica la modificación de las mismas para utilizar
UDP.
Sin embargo TCP/IP es ya un estándar en la industria de la
teleinformática, por ello la cuestión es como hacer uso de este en redes
inalámbricas de manera confiable y eficiente.
2.
El Cliente IP
Independientemente de los problemas mencionados en la sección
anterior, se requiere la implementación del Cliente IP de STANAG 5066,
que se describe a continuación.
TCP/IP puede considerarse como una interfaz entre la aplicación de
usuario y el nodo de subred. La ventaja que esto proporciona es la
posibilidad de ubicar los clientes en diferentes ordenadores De esta
manera cada aplicación estará identificada por un SAP-ID, la dirección IP
y el número de Port.
El Cliente IP es capaz de enviar y recibir datagramas de la subred en
ambos modos ARQ y No ARQ. Soporta asimismo conexiones punto a
punto y punto a multipunto.
Un ejemplo de una implementación de un Cliente IP con interfaz a una
subred STANAG 5066 se observa en la siguiente figura. Los datagramas
provenientes de la red IP ingresan a través de la placa de interfaz de red
de área local y los datagramas destinados a la red HF son enrutados por
Pág. 119
el Cliente IP mediante una tabla de enrutamiento en la PC y el ARP
(Address Resolution Protocol – Protocolo de Resolución de Direcciones).
El Cliente IP segmentará los paquetes y los enviará al nodo para su
transmisión. En el extremo receptor el Cliente IP reensamblará los
paquetes y los enviará a la red a través de la pilas de protocolos TCP/IP.
Pág. 120
Ilustración III-15: Ejemplo de la implementación de un cliente IP
El Cliente IP también implementa ICMP (Internet Control Message
Protocol – Protocolo de Mensajes de Control de Internet) para poder
comunicar problemas de conectividad e identificar problemas en la red.
En la siguiente figura se ejemplifica la conexión atendiendo al modelo OSI
de siete capas.
Pág. 121
Aplicaciones
de Internet
Encriptado
(Opcional)
TCP
UDP
IP
IP
Subcapa
MAC
Subcapa Protocolos de
MAC
Subred HF
Subcapa
Enlace
Subcapa
Enlace
ARQ / ALE
Física
Física
Módem y
Radio HF
Host
Internet
Host
HF
Gateway Internet - HF
Ilustración III-16: Configuración de un Gateway de Internet - HF
Calidad de Servicio (QoS – Quality of Service) en el Cliente IP
El campo Tipo de Servicio (TOS – TYPE Of Service) en el encabezado IP
permite determinar el opciones de servicio STANAG 5066,
Tipo de
dirección IP
Multicast
Multicast
Unicast
Unicast
Unicast
Unicast
Retardo
Velocidad
Confiabilidad
Costo
X
X
1
0
0
0
X
X
0
1
0
0
0
1
0
0
1
0
X
X
0
0
0
1
Modo de
entrega
No ARQ
No ARQ
No ARQ
ARQ
ARQ
No ARQ
X = Estado sin importancia
Tabla III-5: Mapeo de IP TOS a opciones de servicio STANAG 5066
3.
Implementación de IP sobre HF
La aplicaciones a implementar dependerán del cliente, pero en general
estas suelen tener gran cantidad de datos. A fin de optimizar el uso de la
subred, hay tres aspectos claves a tener en cuenta, de acuerdo a lo
discutido en la introducción:
Pág. 122
•
Compresión del encabezado
•
Compresión de los datos
•
Enrutamiento.
A continuación se hará una descripción de estos temas.
a)
Compresión de los encabezados TCP/IP
Esta implementación corresponde a una aplicación del usuario, previa a la
conexión con el Cliente IP. Entre los más difundidos se encuentran los
sistemas de compresión de encabezados reglamentados por la IETF
(Internet Experts Task Force)
Conocido por sus siglas en inglés ROHC (Robust Header Compresión –
Compresión Robusta de Encabezados), es un método estándar para
comprimir los encabezados IP, UDP, TCP y RTP. Este esquema de
compresión difiere de otros propuestos por la IETF, como las rfc 1144 y
rfc 2508 debido a su mejor comportamiento sobre enlaces con gran tasa
de pérdidas de paquetes, como son las redes inalámbricas.
Como se dijo, los encabezados de IP y TCP ocupan cuando menos 40
octetos (para IPv.4), lo que generalmente suele ser el 60% de los datos
enviados, tolerables en redes cableadas, pero sumamente excesivos en
redes donde la capacidad del medio es escasa.
ROHC comprime estos encabezados de 1 a 3 octetos, ubicándoselo
antes del enlace inalámbrico, en este caso el Cliente IP y como
descompresor luego de este en el extremo receptor.
De acuerdo con la rfc 3095, que establece las pautas de su
implementación, existen tres modos de implementación:
Pág. 123
•
Modo unidireccional (U_Mode): para paquetes enviados en un
solo sentido, de compresor a descompresor, y que no requieren
retorno o este no es posible.
•
Modo Bidireccional Optimista (O_Mode): similar al anterior, con
la diferencia que el canal de realimentación es utilizado para
reconocimientos, mensajes de error o pedidos de retransmisión.
De esta forma se apunta a maximizar la eficiencia del compresor y
espaciar el uso del canal de retorno.
•
Modo Bidireccional Confiable (R_Mode): Este modo difiere en
varios aspectos de los anteriores. La más importante es el uso
intensivo del canal de retorno, una lógica más estricta en ambos
compresor y descompresor para evitar la pérdida de sincronización
entre ellos, salvo que haya una gran tasa de error residual.
El algoritmo utilizado por ROHC es similar a los utilizados para la
compresión de video, en el sentido que se toma una base principal y
múltiples diferencias para simular el flujo de paquetes IP, lo que presenta
la ventaja que permite a ROHC sobrevivir a múltiples pérdidas de
paquetes aún en su máxima compresión siempre y cuando no se pierdan
las tramas base.
El compresor ROHC presenta tres estados principales: En el estado de
Inicialización y Refresco (IR), el compresor ha sido recién creado o
reiniciado y se envían los encabezados completos de los paquetes. En el
estado de Primer Orden (FO), el compresor ha detectado y almacenado
campos estáticos, como direcciones IP y Ports, en ambos extremos del
enlace. En este estado el compresor envía los campos dinámicos del
paquete con diferencias, por lo que esencialmente es una compresión
estática o seudo-dinámica. En el estado de Segundo Orden (SO) el
compresor suprime todos los campos dinámicos como los números de
Pág. 124
secuencia, y envía solo un número de secuencia lógica y una suma de
verificación (checksum) parcial para que el descompresor genere
predictivamente y compare los encabezados de los nuevos paquetes
esperados.
El tamaño del campo del número de secuencia determina cantidad de
paquetes que ROHC puede perder antes que deba reiniciarse para
continuar. El tamaño del número de secuencia en los paquetes ROHC de
1 o 2 octetos es: 4 bits para un corrimiento de 1 a 14 paquetes, o de 6 bits
para corrimiento de hasta 62 tramas.
b)
Compresión de los datos
Existe una vasta gama de aplicaciones para compresión de datos. Al igual
que en el apartado anterior y siguiendo la línea del trabajo, se presenta la
alternativa propuesta por la IEFT, que cuenta con gran difusión, bajo o
ningún costo y facilidad de implementación.
La misma es denominada IPComP, (IP Payload Compresión Protocol –
Protocolo de Compresión de Carga útil de IP), definido en la rfc 3173.
El propósito es reducir la cantidad de datos a ser transmitidos enredes
congestionadas o de baja velocidad, incrementando la eficiencia de las
mismas.
De acuerdo a la norma, la compresión debe hacerse antes de la
fragmentación o encriptación, por lo tanto, al igual que en el caso de la
compresión del encabezado, la misma ha de efectuarse antes de
encapsular los datos en una U_PDU. También Establece que cada
datagrama debe comprimirse independientemente a fin que puedan
recomponerse aún si llegan fuera de orden.
Pág. 125
c)
Enrutamiento
Esto es parte de la implementación práctica en el caso que se trate de
una red móvil y/o dinámica.
Los componentes esenciales que ha de tener esta implementación son
los que se detallan:
•
Un sistema operativo que proporcione los servicios básicos de red
(API’s).
•
Dispositivos de interfaz entre la red y el nodo STANAG 5066.
•
Componentes de ruteo y los protocolos en este para interactuar
con otros enrutadores HF-IP vía la interfaz proporcionada por el
software del nodo STANAG 5066 y otros enrutadores vía la interfaz
de red para determinar en estado de los enlaces, alcanzabilidad de
redes o nodos y para encaminar el trafico.
Como está definido, el enrutador HF_IP presenta dos interfaces, una
hacia la subred HF y otra hacia le red local., facilitando el uso en
arquitecturas de nodos más generalizadas, soportando gran número de
sistema terminales y conexiones externas.
1.
Protocolos de enrutamiento interior para redes Ad-Hoc
El Sistema Operativo ve a la subred HF como una red LAN compacta,
asumiendo que las direcciones de los nodos dentro del rango de
direccionamiento de la LAN son alcanzables.
Pág. 126
Cuando no puede asegurarse la conectividad
existen cambios en la
asignación de direcciones IP, se necesitan protocolos de ruteo para redes
móviles Ad Hoc.
El protocolo de Enrutamiento Optimizado por Estado del Enlace
(OLSR - Optimizad Link State Routing), establecido en la rfc 3626,
surge como una buena alternativa para enrutamiento proactivo en redes
Ad Hoc organizadas como LAN. OLSR optimiza los algoritmos de
enrutamiento por estado de enlace clásicos, como el OSPF, para
operación en redes Lan inalámbricas. El concepto de optimización usa
relevos multipuntos (MPR – Multi Point Relays), nodos de la red
seleccionados para definir un pequeño grupo de cobertura en el dibujo de
la red, para difundir la información del estado de los enlaces. Esta técnica
reduce considerablemente el encabezado de los mensajes comparado
con los mecanismos de inundación clásicos. Otras optimizaciones para
reducir la carga del protocolo OLSR incluyen la generación de los estados
de los enlaces solo por los MPR, minimización de los requerimientos de
mensajes de inundación y la restricción opcional de reportar solo
información parcial del estado de los enlaces. Al igual que en los
protocolos clásicos, los nodos usan la información de los estados de los
enlaces para calcular las rutas que requieran un mínimo de saltos o
relevos.
Es conveniente el uso de este protocolo en la arquitectura IP sobre HF
como enrutamiento interno ya que está basado en los estándares y
prácticas de la IETF y requiere de mínimos ajustes en los valores de las
temporizaciones.
2.
Política de enrutamiento exterior
La exclusión de colisiones es una preocupación para la implementación
de una WAN, más aún con subredes de muy diferentes capacidades. Los
Pág. 127
protocolos de ruteo de HF-IP deberían excluir la subred HF para tránsito,
si existen otras vías disponibles. Como base los protocolos de ruteo como
BGP (Border Gateway Protocol – Protocolo de Entrada Externa)
deberían excluir a la red HF y preferir otros puntos de entrada salida. Para
ello se requiere:
•
Asignar números de sistemas autónomos (AS) a los routers HF-IP
en la WAN.
•
Establecer parejas interna-externas en la WAN (iBGP/eBGP).
•
Establecer políticas de entrada/salida entre AS para puntos de la
subred HF-IP. Las políticas se expresan mediante filtros en las
rutas ofrecidas por los routers HF-IP.
Mientras sea factible, este esquema es estático y altamente dependiente
de las expresiones del enrutamiento deseado.
4.
Una solución para redes pequeñas
En análisis de los efectos de los tiempos de respuesta del canal en el
comportamiento de redes LAN inalámbricas, la velocidad del protocolo
Token Ring demostró ser significativamente menos sensible a los efectos
de largos tiempos de retorno que los protocolos basados en contienda,
como el 802.11 o TDMA. Basados en un trabajo de la Universidad de
Berkeley5 la Agencia de Consulta, Comando y Control de la OTAN (NATO
Consultation, Command and Control Agency – NC3A) desarrolló una capa
de Control de Acceso al Medio (MAC) mejorada para la arquitectura
STANAG 5066, también denominada AHFWAN66, en un protocolo de
Token Ring Inalámbrico para HF (HF Wireless Token Ring Protocol,
HF-WTRP).
Pág. 128
Ilustración III-17: Protocolo Token Ring inalámbrico
El protocolo HF-WTRP consiste en una red de frecuencia única en la cual
solo un nodo, el poseedor del testigo (Token) tiene derecho a transmitir
(Right To Transmit – RTT), puede hacerlo a su tiempo. Este lo hace
mientras tenga datos para transmitir o hasta que su tiempo permitido de
transmisión expire, entonces pasa el testigo RTT siguiente nodo en el
anillo.
El anillo es un ciclo cerrado de nodos que transmiten por turnos, cada
cual recibiendo el testigo de su predecesor en el anillo, manteniendo el
derecho de transmisión en tanto tenga datos para hacerlo o por un
periodo de tiempo limitado, pasando luego el testigo a su sucesor.
Pág. 129
Bit /
Byte
0
1
2
3
4
5
6
7
PREÁMBULO
0
0
1
1
0
No se muestra
1
1
1
Campo de Control (FC)
1
(Token, pedir sucesor, fijar sucesor, fijar predecesor,…)
EOT
2
3
1
Long.
Dirección
(k=20)
Largo del campo = m bytes
Este campo corresponde a las
direcciones de origen y destino
HF - WTRP
…
Direcciones de Origen y Destino
Ext
Valid
ACK
Msg
Msg
=1
=1
Número de ID de Trama de Gestión
No usado_1
4+m
5+m
MSB
LSB
6+m
Dirección de Anillo
SEQUENCE_ID
GENERATION_SEQUENCE_ID
Campo obligatorio para HFWTRP
(4 octetos a requerimiento HF-WTRP)
CRC del Encabezado
CRC
H_1
CRC
H_2
Campo requerido para
Mensaje tipo 6
(4 octetos a requerimiento HF-WTRP)
14+m
Esta es la forma extendida del
mensaje ID Mngmt EOW
(4 octetos en formato de direcciones STANAG 5066)
10+m
Tipo de DPU = 6
Tipo de EOW = 15
EOW_DATA = Campo de
Control
Trama HF-WTRP
Especifica la duración residual
de la transmisión, en k bytes
Long. Encabezado
(1< m <7)
3+m
Observaciones
MSB
LSB
Ilustración III-18: Formato de una U_PDU de Gestíon para Token Ring
Los formatos están diseñados para garantizar máxima interoperabilidad
con los mensajes de gestión S’5066 (tipo 6) en el formato de Mensaje de
Cable de Control de Ingeniería Extendido, a la vez que implementando
todos los requerimientos del WTRP original del que deriva. El mensaje de
testigo es un nuevo subtipo de mensaje de gestión (subtipo 15). No se
requieren otros tipos de mensajes para implementar este protocolo. La
siguiente tabla muestra un ejemplo de la estructura de una D_PDU de
gestión para ello.
Pág. 130
Nótese que durante una secuencia de transmisión, mientras un nodo
tenga el derecho a transmitir y no haya prescripto su periodo para ello,
podrá enviar datos a cualquier nodo en la red dentro de su alcance, no
solo a su sucesor o a su predecesor en el anillo. Bajo este punto de vista
la red se comporta como un protocolo TOKEN BUS.
La posesión del testigo RTT controla el acceso al canal de HF, no limita
los destinos a los cuales el tráfico puede enviarse. El protocolo Token
Ring controla el acceso al medio para evitar colisiones e interferencias en
la propia red mejorando la eficiencia y velocidad.
En general no es necesario que todos los nodos de la red estén en rango
de alcance de radio, solamente que la secuencia del ciclo de nodos exista
cuando el sucesor y predecesor en el anillo estén al alcance. En la
práctica como cada nodo desea comunicarse con cualquier otro, se
supone que la res está con su topología completa, o sea, con todos o la
mayoría de los nodos dentro del alcance de los demás.
Para que el testigo pase en forma confiable, el receptor del mismo debe
enviar un acuse de recibo para confirmar su recepción. Existen
mecanismos de reparación de anillo para prevenir la pérdida del testigo,
del enlace, de nodos y otros modos de fallo. Los nodos se unen a la red
Token Ring atendiendo a requerimientos de incorporación periódicos que
efectúa cualquier miembro del anillo. El nodo acepta el requerimiento
colocándose a si mismo como sucesor del nodo solicitante y adoptando a
su sucesor como propio, enviando un testigo hacia el solicitante para
informarle (y al resto de los nodos) que se ha unido al anillo. Un intervalo
de ventana aleatoria de acceso mitiga la contienda cuando múltiples
nodos intentan responder al mismo requerimiento.
Pág. 131
E.
EL MEDIO FÍSICO. MÓDEM Y RADIO
1.
Introducción
En esta sección se describen los equipos que actúan directamente sobre
el medio físico, el aire, que son los encargados de transmitir los mensajes
entre los puntos extremos de las comunicaciones. Se hará una
descripción de los mismos desde la perspectiva de las normativas a las
que os mismos han de estar sujetos a fin de mantener la interoperabilidad
con el resto del sistema. Por ello se revisarán las interfaces que los
vinculan entre si, así como con el equipo terminal de datos.
Por otra parte se realizará un detallado análisis del punto más crítico del
enlace que es el control del mismo, a cargo de un sistema Automático de
Establecimiento del Enlace (Automatic Link Establishment – ALE), que
será el encargado de lidiar con las condiciones cambiantes del medio y el
entorno, para garantizar las mejores condiciones de propagación.
2.
Interfaces con el DTE
a)
Interfaz entre la Subcapa de Transferencia de Datos y el equipo
de comunicaciones
Este apartado define la interfaz entre la DTS y el equipo de
comunicaciones. Puede ser que este sea el módem, como así también el
dispositivo externo de criptografía, aunque la tendencia actual es que la
encriptación se realice en las capas superiores.
La interfaz debe ser configurable, del tipo EIA-232/423 para conexiones
desbalanceadas y EIA-422 para conexiones balanceadas. Es obligatoria
la interfaz de tipo sincrónica. La fuente de reloj bien puede ser
configurable o por DCE (criptógrafo o módem) para la salida de datos del
DTE (PC) y solamente por DCE para la entrada de datos del DTE.
Pág. 132
Es obligatoria la compatibilidad del Hardware para handsaking de acuerdo
al MIL-STD-188C para la Interoperabilidad con el equipo criptográfico.
b)
Interfaz de Control Remoto del módem HF
Este apartado define la interfaz común para controlar en forma remota un
conjunto mínimo de configuraciones del módem para la operación del
sistema.
La interfaz eléctrica debe ser configurable, del tipo EIA-232/423 para
conexiones desbalanceadas y EIA-422 para conexiones balanceadas.
Esta interfaz debe incluir la transmisión y recepción de datos.
El control remoto consiste en un string alfanuméricos ASCII con 8 bits de
datos, paridad impar un bit de stop a 9600 bps. En todos los casos el
campo <address> deberá reemplazarse por un número decimal entre 0 y
255 que indicará la dirección de un módem específico. Este último deberá
ser configurable para seleccionar esta dirección y responder únicamente a
comandos adecuadamente direccionados. Los comandos mínimos son
los siguientes:
<address> INITIALIZE. Este comando instruye al módem para cargar un
conjunto predefinido de parámetros de operación.
<address> MODEM RATE <x>. Reemplace x con la tasa de transferencia
(75, 150, 300, 600, 1200, 2400, etc. bps).
<address> MODEM INTERLEAVE <x>.
Reemplace x con el tipo de
interleaver requerido (ZERO, LONG, SHORT).
<address> MODEM SNR?. Devuelve la relación señal a ruido en el
siguiente formato:
<address> MODEM SNR=<value> Donde value expresa SNR en dB.
Pág. 133
<address> MODEM IDENTIFY? Devuelve la información de fabricante,
modelo, software/firmware del módem en el siguiente formato:
<address> MFR <x>; MODEL <y>; SW/FW <software/firmware revisión information>
Donde
las
cantidades
indicadas
entre
los
símbolos
“<>”
son
reemplazadas por las cadenas ASCII apropiadas.
<address> MODEM WAVEFORM <x>.
Reemplace x con 4285, 4529
(Codificación STANAG), 110A (MIL-STD-188-110A) o HIGH (para formas
de ondas de alta tasa de transferencia que se describen más adelante).
3.
Parámetros básicos del equipo de radio HF
En esta sección se estudiarán los parámetros básicos de las radios, que
deberán tener interoperabilidad con los sistemas anterior y posteriormente
descriptos. Por ello las mismas deben cumplir con las indicaciones del la
norma STANAG 4203 (Technical Standards for Single Channel HF Radio
Equipment – Estándares Técnicos para Equipos de Radio HF de Canal
Simple) STANAG 5035 (Introduction of an Improved System for Maritime
Air Communications on HF, LF, and UHF – Introducción a un Sistema
Mejorado para Comunicaciones Aéreas y Marítimas en HF, VHF y UHF) ,
o también la MIL-STD-188-141B (Interoperability and Performance
Standards for Medium and High Frequency Radio Systems – Estándares
de Interoperabilidad y Rendimiento para Sistemas de Radio de Media y
Alta Frecuencia) o la QSTAG 733. (Technical Standards for Single
Channel High Frequency Radio Equipment - Estándares Técnicos para
Equipos de Radio HF de Canal Simple). También es recomendable la
aplicación de la recomendación del ITU-R 455-2 (Improved Transmission
System for HF Radiotelephone Circuits – Sistema de Transmisión
Mejorado para Circuitos de Radioteléfonos).
Pág. 134
La figura siguiente describe los aspectos funcionales en términos de un
modelo de referencia de siete capas.
Subcapa
Protocolo ALE
ALE
Entramado
Subcapa Codificador
FEC
Entrelazado
Redundancia
Modulador
Transmisor
Antena
ª
Protocolo ALE
Alineado
CAPA
Decodificador ENLACE
Deentrelazado
Voto mayoritario
Demodulador
CAPA
Receptor
FÍSICA
Antena
©
Ilustración III-19: Modelo de capas de un sistema radio HF
a)
Modos de operación
1.
Modo básico
El control de frecuencia de estos equipos debe ser susceptible de ser
estabilizado por una señal externa. Debe incorporar almacenamiento de
canales (frecuencias múltiples) del tipo memoria programable y ser capaz
de almacenar e inicializar el modo operacional.
2.
Operación manual
Es la forma de interacción más elemental con los equipos de radio por
parte de operadores mínimamente entrenados. A la operación se la
conoce como PTT (Push To Talk . Pulse Para Hablar) y coloca al equipo
en modo transmisor al pulsar un control manual bien identificado y en
recepción al liberarlo.
3.
Modo ALE
Debería incluirse, ser del tipo de supervisión de canales y proporcionar
control automático y manual para la iniciación del contacto. Más adelante
se hará una explicación más detallada.
Pág. 135
4.
Modo Anti-interferencia
Es recomendable la inclusión de los mismos de acuerdo al estándar
militar MIL-STD-188-148. En un apartado posterior se realiza un
desarrollo más extenso.
5.
Protección del enlace
Se refiere a la protección de la función requerida para el establecimiento,
mantenimiento, control y liberación del enlace radial. Debido a que la
protección del enlace está implementada en la función de establecimiento
del mismo, desde el punto de vista del modelo de capas es una función
de la capa de enlace. Esta función previene que el equipo pueda iniciar
una conexión en forma automática al ser llamado si la función está activa,
de forma de prevenir contactos indeseados, pero avisando al operador,
quien podrá realizar la conexión en forma manual. Esta función no
interfiere con la transmisión de voz o datos.
b)
Interfaces
1.
Características eléctricas de las interfaces digitales
Como mínimo, debe contar con una interfaz para datos binarios seriales
del tipo EIA-232/423 para conexiones desbalanceadas y EIA-422 para
conexiones balanceadas o lo establecido en la STD-MIL-188-114.
Cualquier otra interfaz provista por el constructor, deben incluir
señalización RTS (Request To Send – Permiso Para Enviar) y CTS (Clear
To Send – Listo Para Enviar). No se excluye la posibilidad de incluir otras
interfaces estándares.
2.
Características eléctricas de las interfaces analógicas
Pág. 136
3.
Características eléctricas de las interfaces analógicas
Características de las interfaces de entrada:
La potencia de la entrada de micrófono no está estandarizada, pero debe
estar en el rango de amplitudes de +6 dBm a –17 dBm.
Para entradas desbalanceadas la impedancia nominal de audio es de 150
ohms desbalanceada respecto a tierra. Para entradas balanceadas es de
600 ohms nominales, balanceados respecto a tierra.
La impedancia de carga de salida del transmisor en la interfaz del punto B
de la figura, debe ser de 50 ohms, desbalanceada respecto a tierra. El
transmisor debe ser capaz de soportar una onda reflejada de tensión con
un ROE (Relación de Onda Estacionaria) de 1,3 a plena potencia.
Ilustración III-20: Interfaces del subsistema de radio
Las características de entrada de Radio Frecuencia (RF) del receptor se
detallan a continuación:
Pág. 137
•
Rechazo a la frecuencia imagen: 70 dB mínimo.
•
Rechazo a la Frecuencia Intermedia: 70 dB mínimo.
•
Rechazo al canal adyacente: Según la siguiente figura. La
respuesta del canal debe estar en la zona sombreada
•
El receptor debe ser capaz de soportar sin daños señales de hasta
+43 dBm en su entrada, con carga de 50 ohms durante al menos
un minuto, estando el mismo encendido o apagado.
•
La sensibilidad del receptor debe ser tal que con una señal de –111
dBm sin modular en el terminal de antena, produzca una salida de
audio de 10 dB SINAD (signal+noise+distortion to noise+distortion
ratio – Relación señal+ruido+distorsión a ruido+distorsión).
Para la salida balanceada del receptor, la impedancia nominal balanceada
será de 600 ohms y entregará una potencia máxima de 0dBm a una carga
adaptada, ajustable entre –30 dBm y 0dBm.
Ilustración III-21: Respuesta del canal de banda lateral única en equipos de HF
Pág. 138
4.
Parámetros básicos del módem de HF
a)
Introducción
Los moduladores-demoduladores (módems) emplean una gran variedad
de técnicas para convertir señales digitales en cuasi digitales para
transmisión sobre canales analógicos.. A pesar que se han estandarizado
varias de esas técnicas, no hay una óptima para todo tipo de aplicaciones.
En esta sección se cubrirán los requerimientos generales para los
módems de datos que operen sobre canales de radiofrecuencia y la
banda vocal (VF = 0 a 4 KHz).
En la tabla a continuación se resumen los tipos de modulación y tasas de
transmisión de datos para diferentes categorías.
CANAL
TIPO DE
MODULACIÓN
VF
VF
VF
VF
VF
VF
VF
Radio LF
Radio MM
Radio HF
Radio HF
Radio UHF
FSK
FSK
Varios
Varios
DPSK
QAM
Varios
FSK
FSK
FSK
FSK
FSK
TASA DE
DATOS
(bps)
≤ 150
≤ 1200
600 o 1200
2400
4800
4800 a 9600
≥9600
≤ 150
≤ 150
≤ 150
75 a 4800
≤ 150
Tabla III-6: Referencia de modulación para aplicaciones de módems
b)
Modulación, tasas de transmisión y tolerancia
En las interfaces estandarizadas que se muestran en la figura de abajo, la
velocidad de modulación se expresa en baudios y la tasa de transmisión o
transferencia de datos se expresa en bits por segundo (bps).
Pág. 139
La tasa de transmisión y la velocidad de modulación son iguales
únicamente para señales binarias. Para otros tipos de codificación se
relacionan por las ecuaciones vistas en el Capítulo I. Sección C.2.e
precedente.
Ilustración III-22: Sistema estandarizado de transmisión de datos
NOTA:
DTE= Data Terminal Equipment - Equipo Terminal de Datos
DCE= Data Communication Equipment – Equipo de Comunicación de Datos.
DTE y DCE pueden incluir adaptadores de señal, módems, algoritmos de control de
error, dispositivos de encriptado, unidades de control y otros equipos necesarios.
DTE y DCE pueden estar incluidos en una sola unidad.
El canal de transmisión puede incluir nodos y equipos de transmisión mono o multicanal.
Excepto que se exprese en contrario, las tasas de transmisión y
modulación no deben desviarse de los valores nominales en más de un
±0,01%.
c)
Sensado de lógica y señalización
Para circuitos de datos y temporización, la tensión respecto a tierra debe
ser negativa para representar una MARCA y la condición positiva para
representar un ESPACIO. Las condiciones significativas y otros estados
lógicos y de señal se representan en la siguiente tabla y son aplicables
tanto a la transmisión telegráfica como a los datos. Cualquier otra
capacidad alternativa de los equipos debe proveerse con una interfaz con
equipos que acepten marca negativa y espacio positivo.
Pág. 140
Aplicación
Tensión a tierra
Término convencional
Valor digital binario
Estado de señal temporal
Estado de señal FSK
Condición
Negativa (-)
Marca
Uno (1)
Apagado
Frecuencia menor
Condición
Positiva (+)
Espacio
Cero (0)
Encendido
Frecuencia mayor
Tabla III-7: Señales y lógica binaria para módems
d)
Características de interfaces digitales
e)
Características de señales casi-analógicas
1.
Impedancia del módem en sistema multicanal
La impedancia terminal a la salida del modulador y la entrada del
demodulador debe ser de 600 ohms balanceada respecto de tierra, con
una pérdida de retorno mínima de 26 dB a 600 Ω a la frecuencia de la
banda de interés. La simetría eléctrica ha de ser tal que suprima las
corrientes longitudinales a un nivel de al menos 40 dB por debajo del nivel
de referencia (-40 dBm referidos a 1 mW medidos en el punto cero de
transmisión).
2.
Impedancia del módem en un sistema monocanal
La impedancia a la salida del modulador debe ser de 150 ohms,
balanceada respecto a tierra, con una pérdida de retorno mínima de 20
Pág. 141
dB contra 150 Ω a la frecuencia deseada. La impedancia Terminal de
entrada al demodulador debe ser de 600 ohms, balanceada a tierra y
demás características iguales a los casos anteriores.
Se recomienda una impedancia terminal balanceada respecto a tierra, ya
que se ha comprobado una mejora en el rechazo al ruido eléctrico de
interferencia electromagnética (EMI) de hasta 20 dB, comparada con las
terminaciones desbalanceadas.
3.
Niveles de señales cuasi analógicas en sistemas multicanal
El nivel de la señal cuasi-analógica a la salida del modulador debe poder
adaptarse al menos entre +3 dBm y -18 dBm. La diferencia de salida entre
una marca y un espacio debe ser menor a 1 dB. El demodulador debe ser
capaz de operar, sin degradación del rendimiento, con señales cuasianalógicas recibidas dentro del rango de +3 dBm a -35 dBm.
En equipos usados para excitar un conmutador u troncalizador, la salida
debe ser ajustable de manera de proporciona a la entrada de este último
una señal de -13 dBm. Para señales multitono, la misma debe ser igual a:
-13 - (10 log10 t) dBm
, siendo t la cantidad de tonos.
Los niveles de señal para sistemas monocanal son análogos a los
expresados en este apartado.
4.
Equipo de reloj, control y temporización
Los módems deben tener la capacidad de recibir señales externas de
temporización, ya que el reloj es el dispositivo que provee la base de
tiempo para controlar la operación del resto del equipo.
Pág. 142
MODOS DE TRANSMISIÓN
Los equipos de comunicación actuales requieren de un reloj estable y de
un preciso control de intervalo de caracter, por lo que las estaciones de
temporización deben prever la operación en cualquiera o todos los
siguientes estados.
Síncrono por bit:
En operación sincrónica por bit la frecuencia del reloj debe ser del doble
de la tasa de modulación. La entrega de un bit debe hacerse durante la
duración de un ciclo de reloj.
Asíncrono bit a bit:
En este tipo de operación se producen cambios en la tasa de modulación,
por lo que la frecuencia de reloj debe acompañar dichas fluctuaciones.
Síncrono por intervalo de caracteres:
Se permiten intervalos carácter de 4 a 16 unidades de intervalo. Se
asume que una vez establecido un intervalo de caracteres particular, no
se espera un cambio del mismo, excepto por una nueva reprogramación.
CARACTERÍSTICAS DEL RELOJ
Tasa de modulación: para compatibilidad con las tasas de señalización o
modulación, la frecuencia de reloj debe ser de al menos el doble de las
tasas de modulación especificadas anteriormente.
Estabilidad de la tasa de modulación:
La temporización proporcionada para la transmisión digital debe ser
suficiente para asegurar que la sincronización se mantiene dentro del
Pág. 143
intervalo de ±25% de la unidad de intervalo entre la señal transmitida y
recibida por periodos no menores a 105 segundos consecutivos.
Ajuste de fase de la tasa de modulación:
Deben proporcionarse los medios para que una deriva de fase del flujo de
datos entrantes en relación al pulso de reloj pueda variar entre 1,5
intervalos de unidades en avance o retardo del centro teórico de la tasa
de modulación aplicable.
Señal de salida:
La salida del reloj debe ser una forma de onda alternada, simétrica, en
relación a la frecuencia de modulación utilizada y debe cumplir con los
requerimientos de tensión y forma de onda detallados en las normas MILSTD-188-110B, MIL-STD-188-141D, STANAG 4203. Debe TENER UN
semiciclo de polaridad positiva u otro semiciclo de polaridad negativa, con
un ciclo de trabajo de 60 ±1 %.
Relación de fase entre reloj y datos:
Debido a las diferencias temporales en la velocidad de propagación sobre
diferentes circuitos a tasas de modulación mayores a 2400 bps, existe
una significativa diferencia relativa de fase entre reloj y datos, que debe
ajustarse.
Toda transición de datos emitidos por una fuente bajo el control directo de
una fuente de reloj externa ocurre cuando hay una transición de negativo
a positivo del reloj. El retardo entre esta transición y la transición de la
emisión del dato no debe exceder el 12,5 % de la duración de la unidad
del intervalo de datos. Para cada equipo una vez que este retardo es
fijado por hardware, debe ser consistente consigo mismo en ± 1% para
Pág. 144
cada transición de reloj. Los límites de retardo son aplicables
directamente en la interfaz de excitación.
5.
Protocolo de enlace de datos
En el caso particular de la esta aplicación, estos deben soportar las
especificaciones del protocolo STANAG 5066.
5.
Establecimiento Automático del Enlace
a)
Introducción
El Establecimiento Automático del Enlace, comúnmente denominado
ALE (Automatic Link Establishment), es mundialmente utilizado para
iniciar comunicaciones de radio de alta frecuencia. Permite que el sistema
transceptor habilite a la estación para hacer contacto e iniciar un circuito
entre si y otra estación o una red. El propósito es proporcionar un método
rápido y confiable de comunicarse con otras estaciones durante las
condiciones de propagación ionosféricas permanentemente cambiantes, a
través de los beneficios de un control con procesador.
Los estándares básicos comunes de los protocolos para ALE son el MILSTD-188-141B y su análogo de los estándares Federales de los Estados
Unidos FED-STD-1045, conocidos como 2G (Second Generation – 2ª
generación) ALE. Hay nuevos estándares que utilizan una sincronización
temporal más precisa para alcanzar establecimiento de enlaces más
rápidos y configurables, conocidos como 3G.
Las técnicas ALE incluyen señalización automática, llamadas selectivas,
handshaking e identificación de la estación automáticos. Otras funciones
automáticas desempeñadas por el ALE con: búsqueda y selección de
canales, análisis de la calidad del enlace (LQA – Link Quality
Pág. 145
Analisis), polling, sondeo, almacenamiento y reenvío de mensajes,
protección de direcciones y anti-spoofing.
b)
ALE en International Amateur Radio (Radioaficionados)
Los radioaficionados han desarrollado un uso de ALE que utiliza
denominadores comunes para los protocolos de radio, permitiendo a los
fabricantes desarrollar radios y software para ser utilizadas en
comunicaciones ínteroperativas y redes, constituyendo un sistema versátil
para intercambiar voz, datos, texto, mensajería instantánea, o imágenes.
Un operador que inicia una llamada, en minutos obtiene una frecuencia
que posee buena propagación, sin el tedioso y repetitivo procedimiento de
prueba en horarios predeterminados.
La red ALE de HF del Internacional Amateur Radio es la red abierta más
grande. La lista de canales para la red ALE de HF está coordinada por las
regiones IARU (Internacional Radio Amateurs Union – Unión
Internacional de Radio Aficionados), para uso local, regional o
internacional en servicio de radioaficionado. Todos los canales usan la
Banda Lateral Superior (BLU-S). Cada canal está sujeto a reglas,
regulaciones, y planes de frecuencia de la región o locales, por lo que
algunos de los canales listados por la IARU, pueden no estar disponibles
en esa zona y se debe consultar el plan de frecuencias proporcionado por
la CNC (Comisión nacional de Comunicaciones).
Por ser una red abierta, se invita a los operadores amateur a participar en
ella y está abierta 24/7 (todo el día, todos los días) para Emergencias, o
ayuda en caso de desastres.
c)
ALE de tercera generación
Utiliza
un
grupo
de
protocolos
mutuamente
dependientes:
El
Establecimiento Automático del Enlace de tercera generación (3G-ALE),
Pág. 146
el protocolo de Gestión de Tráfico (TM – Traffic Management), el
protocolo de Enlace de Datos de Alta Velocidad (HDL – High-Rate data
Link, el Enlace de Datos de Baja Velocidad (LDL – Low-Rate Data Link) y
el protocolo de Control de Circuito de Enlace (CLC – Circuit Link Control).
En la figura se muestra un esquema de capas.
Ilustración III-23: Suite de Protocolos 3G-ALE
1.
Control de frecuencia
CANALES DE LLAMADA Y TRÁFICO
Las frecuencias asignadas para el uso en redes 3G deben designarse
para su uso en llamadas y para tráfico. Los administradores de red deben
observar los siguientes principios al asignar canales en estas redes:
•
Usar un canal para tráfico y llamadas reduce la eficiencia en las
redes debido a altas cargas de tráfico.
Pág. 147
•
Los canales de tráfico deben asignarse cercanos a los canales de
llamada, de modo que las condiciones de propagación sean
similares.
•
Los canales de llamadas deben asignarse a listas de búsqueda de
manera no secuencial, de forma que el rango de frecuencias sea
cubierto varias veces por día. Por ejemplo, las frecuencias: 3, 4, 5,
6, 8, 10, 11, 13, 18, y 23 MHz, deberían revisarse en el siguiente
orden: 3, 6, 11, 23, 5, 10, 18, 4, 8, 13.
La numeración de los canales de llamada se asignan comenzando por 0,
de esta forma si hay “C” canales de llamadas, el mayor será designado
como “C -1”.
GESTIÓN EXTERNA DE FRECUENCIA
Los sistemas deben proveer la posibilidad de gestionar la frecuencia de
forma externa a través de una interfaz de red de gestión, para facilitar la
interoperabilidad con sistemas de gestión de red.
Esta capacidad debe tener al menos:
•
Asignación de frecuencias a canales.
•
Habilitar o deshabilitar las llamadas o el tráfico en cada canal.
•
Asignación de canales a una lista de búsqueda.
•
Ingreso de datos de calidad del canal.
Estos ítems deben ser asignados uniformemente en toda la red.
2.
Sincronización de red
Pág. 148
Los
sistemas
3G
deben
incluir
mecanismos
para
mantener
la
sincronización entre las bases de tiempo de la red local. Cuando la red
opera en modo sincrónico, la diferencia entre los tiempos más alejados no
debe exceder los 50 milisegundos. En redes asincrónicas, el rango
permisible de tiempos de red está limitado por el nivel de protección del
enlace utilizado, si hubiere.
Se
debe
proporcionar
entonces
un
medio
para
efectuar
una
sincronización externa y fijar la hora local a través de una fuente de reloj
como ser desde un receptor del Sistema de Posicionamiento Global
(GPS). La base de tiempo interna no debe diferir de la externa en no más
de 1 milisegundo luego de la actualización y no derivar más de una parte
por millón.
Si no se dispone de esta posibilidad debe usarse el protocolo de
mantenimiento del sincronismo usando los preámbulos de las PDU.
3.
Búsqueda de canales
Si no se halla enganchado con otros sistemas ALE, el sistema debe
buscar continuamente los canales asignados, rastreando llamadas 2G y
3G. Solo deben suspender la búsqueda cuando son llamados o cuando
establezcan una llamada, como se especifica en los protocolos
especificados en la norma.
MODO SÍNCRONO
Los receptores 3G en modo síncrono deben buscar a una tasa de 4
segundos por canal. Las estaciones se asignarán a grupos de detención
(dwell groups) por el administrador de la red. Cada grupo de detención
escuchará en un canal diferente por periodos de 4 segundos según la
siguiente fórmula:
Pág. 149
D = ((T / 4) + G) mod C
Ecuación III-1: Periodo de búsqueda de canales en 3G-ALE
Donde D es el tiempo de detención en el canal, G es el numero de
detenciones en el grupo y C el número de canales en la lista de
búsqueda.
MODO ASÍNCRONO
Los sistemas 3G usando modo asíncrono buscan en los canales de
llamada asignados a una tasa de 1,5 canales por segundo, con un
periodo residente de 667 ms para analizar la existencia de portadoras.
4.
Direcciones 3G-ALE
Los sistemas 3G usan direcciones binarias de 11 bits en los protocolos de
aire. Estas direcciones deben ser traducidas para sistemas de 2G que
usan nombres de hasta 15 caracteres ASCII alfanuméricos y el uso de
operadores.
ESTRUCTURA DE DIRECCIONES PARA MODO SÍNCRONO
La estructura del espacio de direcciones del modo síncrono consta de 11
caracteres donde los 5 menos significativos representan el número del
grupo de nodos residentes y los 6 más significativos el número de
miembro del nodo dentro de ese grupo, como se muestra a continuación.
6 bits 5 bits LSB
Nº. Miembro Nº. Grupo
MSB
Ilustración III-24: Estructura de direcciones 3G-ALE
Pág. 150
DIRECCIONES DE RED
Los números de miembros comprendidas entre 111100 al 111111
(direcciones 11110000000 a la 11111111) se reservan para uso
temporario de las estaciones llamando dentro de una red y no deben
usarse por ningún miembro de la red. Las direcciones de cualquier nodo
de la red individual se denominan Unicast. De esta forma pueden
asignarse hasta 60 estaciones para cada grupo residente, pero la
distribución de miembros y grupos estará sujeta a las condiciones de
congestión de la red.
DIRECCIONES MULTICAST
Las direcciones Multicast se conforman en el espacio de direcciones de 6
bits y deben distinguirse de las direcciones individuales para su uso en
llamadas multicast solamente.
Estas se completan en el espacio
reservado para el número de miembro y el campo de número de grupo
debe completarse con los 5 bits colocados a 1. El sistema 3G debe ser
programable para reconocer al menos 10 direcciones Multicast las que
deben ser orientadas para su uso en toda la red.
5.
Requerimientos del sistema
El 3G-ALE proporciona una funcionalidad similar al de segunda
generación, pero con habilidades mejoradas para establecer un vínculo
en canales comprimidos, más rápidamente y operar más eficientemente
en redes mayores orientadas a la transmisión de datos. Debe ser capaz
de operar en modos síncrono y asíncrono y operando en modo síncrono,
reconocer una búsqueda en modo asíncrono y responder a ella
adecuadamente.
Pág. 151
Una vez establecido el enlace, el sistema espera durante un cierto tiempo
programable para el establecimiento del tráfico, luego del cual si este no
se inició, retorna al estado de búsqueda.
A continuación se detallan los requerimientos de rendimiento del sistema:
PROBABILIDAD DE ENLACE
Se detallan en la siguiente tabla.
SNR expresado en dB para canales de 3 KHz
Probabilidad de
ITU F.250-2
ITU F.250-2
enlace satisfactorio Gaussiano
Canal Bueno Canal Pobre
25%
-10
-8
-6
50%
-9
-6
-3
85%
-8
-3
0
90%
-7
1
3
Tabla III-8: Requerimientos para probabilidad de enlace
DETECCIÓN DE OCUPACIÓN
El sistema debe ser capaz de detectar canales ocupados a fin de no
transmitir en los mismos, sin la intervención del operador. La probabilidad
de declarar ocupado a un canal que solo contiene ruido blanco
gaussiano aditivo (AWGN – Additive White Gaussian Noise) debe ser
menor al 1%.
Detección en modo síncrono o asíncrono debe superar los límites
establecidos en la tabla a continuación.
Pág. 152
Forma de onda
2G-ALE
3G-ALE
3G-HDL
BLU – Voz
MIL-STD-188-110
STANAG 4285 o
STANAG 4529
SNR
AWGN 3 KHz
(dB)
0
6
-9
-6
0
6
6
9
0
6
0
6
Probabilidad de
detección mínima
requerida
50%
90%
50%
95%
30%
70%
50%
75%
30%
70%
30%
70%
Tabla III-9: Requerimientos de detección de ocupación de canal
.SELECCIÓN DE CANAL
Los protocolos 3G-ALE inherentemente evalúan los canales durante el
establecimiento del enlace. Sin embargo, la información de selección del
canal inicial de llamada reduce considerablemente el encabezado de la
llamada, tanto en modo síncrono como en asíncrono, dando como
resultado una mayor rapidez en el establecimiento del enlace,
especialmente en modo asíncrono.
Los sistemas 3G-ALE utilizan todos los datos disponibles de la calidad de
los canales para seleccionar el canal inicial para llamar:
•
Medición de calidad de enlace del canal de llamada derivado de
las PDU recibidas.
•
Ocupación de los canales de tráfico monitoreados durante cada
ciclo de búsqueda.
•
Datos de programas de predicción y otras fuentes externas
almacenadas en la tabla de datos de calidad de canal en la
Estación. Por ejemplo vía la interfaz de la red de gestión.
Pág. 153
FUNCIONALIDAD DE SALTO DE FRECUENCIAS
Cuando el sistema se encuentra operando en modo de espectro disperso
por salto de frecuencias, de acuerdo al estándar MIL-STD-188-148A, el
sistema 3G-ALE debe distribuir cada PDU sobre los diferentes saltos,
como se indica en el apéndice F de la norma MIL-STD-188-141B. El
rendimiento de cada salto debe estar de acuerdo a lo expresado en dicha
norma.
6.
Otras funcionalidades
En los apéndices del estándar MIL-STD-188-141B se detallan aspectos a
tener en cuenta para la interoperabilidad y funcionalidad del sistema 3GALE, como ser:
•
Protocolos de enlace de datos
•
Mantenimiento Automático del Enlace (ALM – Automatic Link
Maintenance).
•
Interfaz de Red de Gestión (MNI – Management Network Interfaz).
Además el sistema debe poseer las siguientes características:
ORDEN DE TRANSMISIÓN
Salvo indicación contraria, el orden de transmisión será serial y como se
detalla:
•
Los campos en las PDU se transmiten de izquierda a derecha.
•
Los bits dentro de cada campo se transmiten a partir del bit más
significativo (MSB).
Pág. 154
ESTRUCTURA DE DATOS
Cada estación debe contener las siguientes estructuras de datos:
Tabla de Estación:
Cada tabla de Estación debe ser capaz de almacenar al menos 128
entradas, cada una de las cuales debe tener al menos la siguiente
información:
•
Identificación de la estación de acuerdo al formato 2G (hasta 15
caracteres ASCII alfanuméricos).
•
Dirección 3G.
•
Bandera de suscripción Multicast, que indica si la dirección
asociada a esta entrada es una estación receptora de mensajes
multicast.
•
Canales en los cuales esta dirección es válida.
•
Mediciones de calidad de enlace desde cada estación en cada
canal de llamada o tráfico incluyendo una marca de tiempo.
•
Estado actual de la estación.
Se puede almacenar información obtenida de PDU y las más actuales van
sobrescribiendo a las más antiguas.
Tabla de Canales:
La tabla de canal debe proporcionar almacenamiento para 128 entradas
al menos. Las banderas individuales de cada canal deben indicar si el
canal está disponible para uso en llamadas 3G, 2G o tráfico. Cada
entrada debe contener las frecuencias de transmisión y recepción,
Pág. 155
selección de tipo de antena y configuraciones, limites de potencia y tipo
de modulación.
6.
Dispersión Espectral
Se denomina dispersión espectral (spead spectrum) a los mecanismos de
uso de la gama completa de una banda de radiofrecuencia para la
transmisión de información. Existen dos metodologías básicas: la primera
de ellas es el salto de frecuencias (frecuency hopping) y la segunda es el
acceso múltiple por división de códigos (CDMA – Code División Múltiple
Access). La primera suele ser más sencilla de implementar y por lo tanto
es la más difundida y desarrollada, además de ser más adecuada para la
banda de HF, mientras que la segunda requiere de mayor desarrollo
tecnológico, pero es más apta para la transmisión de señales de banda
ancha.
a)
Breve reseña histórica
La necesidad de radiocomunicaciones seguras se remonta a la Segunda
Guerra Mundial. Durante la misma, ambos bandos utilizaban la
intercepción de tráfico radial rutinariamente, cuya seguridad consistía en
la codificación y encriptación de los mensajes. La habilidad de los aliados
en descifrar el código alemán ENIGMA, les dio una tremenda ventaja.
No fue hasta la guerra en Vietnam que se desarrollaron medidas para
contrarrestar las intercepciones. El ejército Norvietnamita grababa el
tráfico de radio americano solicitando apoyo aéreo y bombardeo de las
posiciones enemigas. Una vez que las áreas eran ocupadas por las
fuerzas americanas, retransmitían la información con consecuencias
desastrosas. De ello surgió la necesidad de una red segura de radio, que
no pudiera ser interceptada o enmascarada.
Pág. 156
A fines de los años 70 se desarrolló en los Estados Unidos un sistema de
radio que proporcionaba inmunidad contra la intercepción y el
enmascaramiento utilizando saltos de frecuencia. El transmisor y receptor,
dentro de una red, cambian su frecuencia muchas veces por segundo en
forma automática en forma perfectamente sincronizada.
El salto de frecuencia para HF no se desarrolló sino hasta mucho más
tarde de que los primeros modelos de VHF aparecieran en el mercado. La
implementación en Hf probó ser muy dificultosa debido a que las
condiciones de propagación en la banda de HF son mucho menos
estables y predecibles, y la banda de HF cubre cuatro octavas, mientras
que las bandas inferiores de VHF cubren solo una.
b)
Conceptos básicos
Los equipos de radio convencionales están preparados para transmitir y
recibir en frecuencias determinadas, lo que las hace vulnerables a la
intercepción (eavesdropping) y el enmascaramiento (jamming). Se
denomina intercepción a el monitoreo no autorizado del tráfico de radio,
mientras que el enmascaramiento es la interferencia deliberada de la
comunicación al operar un transmisor en la misma frecuencia del tráfico
radial. Mientras que la codificación y la encriptación proveen algún grado
de eficacia contra la intercepción, son vulnerables al enmascaramiento.
Una radio con salto de frecuencia es capaz de cambiar su frecuencia de
operación dentro de una determinada banda varias veces por segundo.
Periódicamente se transmite información de sincronización para asegurar
que el transmisor y el receptor sincronicen sus cambios de frecuencia,
manteniendo inteligible la comunicación. La secuencia de saltos sigue un
patrón seudo-aleatorio con un tiempo de repetición sumamente largo.
Pág. 157
En una red de salto de frecuencia una estación es designada como
“Maestra” y es la responsable de transmitir los datos de sincronización a
las demás estaciones, o “Esclavas”. Solo puede haber un número
determinado de estaciones dentro de una red.
Otro concepto importante a tener en cuenta es el denominado “Salto
Inteligente”. Esta característica evita el uso de canales bloqueados, ya
sea por interferencia o malas condiciones de propagación. La red de
radio, a través de la estación maestra, recopila información de las
condiciones de propagación en cada canal, dentro del conjunto de saltos.
Todos los miembros de la red reciben entonces esa información y de esta
forma evitan los canales bloqueados, lo que ocurre en forma continua de
forma de adaptarse a las condiciones cambiantes de propagación.
c)
Requerimientos generales
Existen tres modos de operación contemplados en las especificaciones
NIL-STD-188-148A, para los sistemas que emplean Enlace automático de
HF 3G y salto de frecuencia, que se detallan en la tabla:
Modo
1A
1B
2
Modo de salto
MIL-STD-188-148
MIL-STD-188-148
MIL-STD-188-148
Modo de Enlace
Enlace antes del salto
Enlace durante el salto
Modo de búsqueda
Asíncrono
Síncrono
Síncrono
Tabla III-10: Modos de operación con 3G-ALE
1.
Conjuntos de saltos
Una lista ordenada de frecuencias, junto con especificaciones de
temporización que determinan cuando será usada cada frecuencia, es lo
que se denomina conjunto de saltos. Al usar protocolos 3G en una red
con salto de frecuencia, los conjuntos de saltos toman el lugar de los
canales. Por ello en los sistemas 3G que operan con salto de frecuencia,
las especificaciones de los apartados anteriores se refieren a los
Pág. 158
conjuntos de salto en lugar de canales. Así, las tablas de estaciones y
tablas de canales deben extenderse para almacenar las especificaciones
de los conjuntos de saltos en cada entrada.
2.
Requerimientos del rendimiento del sistema
PROBABILIDAD DE ENLACE
Cuando se enlaza antes de saltar, se deben igualar o exceder las
especificaciones para la probabilidad de enlace citadas en el apartado
anterior, tanto para modos síncrono como asíncrono.
Cuando se enlaza durante el salto (modo 2) los sistemas 3G deben
igualar o superar lo expresado en la siguiente tabla.
Probabilidad
de enlace
satisfactorio
25%
50%
85%
90%
SNR para 3 KHz expresado en dB
ITU
ITU
Gaussiano
Canal bueno
Canal pobre
-7
-5
-3
-6
-3
0
-5
0
3
-4
4
6
Tabla III-11: Probabilidad para enlazado durante el salto de frecuencia
DETECCIÓN DE OCUPACIÓN
Cuando se enlaza antes de saltar, se deben igualar o exceder las
especificaciones para la probabilidad de enlace citadas en el apartado
anterior, tanto para modos síncrono como asíncrono.
Los sistemas que operan en modo de enlace durante el salto (modo 2)
deben reconocer correctamente que el conjunto de salto de tráfico está
ocupado al menos según lo indicado en la tabla que sigue, durante la
porción de escucha.
Pág. 159
Forma de onda
2G-ALE
3G-ALE
3G-HDL
BLU – Voz
MIL-STD-188-110
STANAG 4285
SNR
AWGN 3 KHz
(dB)
1
-8
1
7
1
7
1
Probabilidad de
detección mínima
requerida
50%
50%
30%
50%
30%
70%
30%
Tabla III-12: Requerimientos para detección de ocupación para enlace durante el salto
La probabilidad de declarar ocupado a un conjunto de salto, cuando cada
canal de solo contiene ruido blanco gaussiano aditivo debe ser menor al
1%.
d)
Requerimientos de procedimientos del sistema
1.
Cuando el sistema 3G-ALE se enlaza antes de saltar, los protocolos ALE
se emplean como en los apartados precedentes, con la siguiente
modificación: la sincronización e inicio de los saltos se inician en el
momento que el protocolo respectivo, por el cual comienza el tráfico,
comienza en sistemas de operación de frecuencia única. El inicio del
tráfico, en cambio, se origina una vez iniciada la secuencia de saltos.
2.
Enlace durante el salto
En este modo, los sistemas de 3G-ALE funcionan en modo síncrono
modificado, tal como se detalla en los siguientes párrafos. Deben usarse
los siguientes parámetros de temporización:
•
El periodo de detención del salto (dwell period) es el recíproco de
la frecuencia de salto.
Pág. 160
•
Cada detención comprende un Tiempo de Guarda Tguard, durante
el cual la radio está cambiando de frecuencia.
•
Las estaciones se sincronizan mientras saltan. La máxima
discrepancia de las bases de tiempo de los miembros de la red es
Tdisc.
•
El tiempo de retardo de propagación máximo entre estaciones
miembros de la red es Tprop.
•
La duración del control de nivel de transmisión, preámbulo y
porción de datos de la PDU del sistema ALE son: Ttlc, Tpre y Tdata,
respectivamente.
DURACIÓN DEL INTERVALO DE SALTO SÍNCRONO
Si la tasa de salto de la red es tal que puede transmitirse una PDU 3GALE durante Tdata, el tiempo del intervalo (slot) Tslot debe ser igual al
periodo de salto Thop. De lo contrario el Tslot debe extenderse al mínimo
múltiplo entero de Thop, mayor o igual a Tprop más el tiempo necesario para
enviar una PDU entera usando los procedimientos descritos más
adelante.
ESTRUCTURA DE DETENCIÓN DE SALTO SÍNCRONO
La estructura de la detención (dwell) para 3G-ALE durante el salto
comprende cinco intervalos (slots), la duración nominal de cada detención
es de 4 segundos:
•
Intervalo 0, tiempo de sintonización y escucha: durante el cual las
estaciones
se
sintonizan
transmisión/recepción,
los
a
la
nueva
acopladores
y
frecuencia
de
antenas
son
sintonizados si es necesario, etc. Luego cada receptor muestrea
Pág. 161
el tráfico en la vecindad de este nuevo canal verificando
sincronizadamente la ocupación del grupo de salto
•
Intervalos 1 al 4, de llamada: el tiempo remanente de divide en
cuatro intervalos de igual duración. Estos intervalos tienen 800 ms
cada uno durante los cuales las estaciones inician las llamadas y
otros protocolos de acuerdo al apéndice C de la norma MIL-STD188-141B.
Intervalo 0
Intervalo 1
Intervalo 2
Intervalo 3
Intervalo 4
Intervalo 0
Nueva
frecuencia
Sintonía y
escucha
Ilustración III-25: Estructura de detención síncrona
TRANSMISIÓN DE UNA PDU
Cuando una PDU del protocolo 3G-ALE no puede transmitirse durante un
único salto, debe extenderse sobre múltiples saltos, como se detalla a
continuación:
Secuencia de control de nivel de transmisión:
La porción de control de nivel de transmisión de una PDU debe ser
enviada por el controlador al transmisor durante Tguard y la primera parte
de Tdata, con símbolos eliminados del principio de la secuencia si es
necesario para que el final de la secuencia Ttlc ocurra en el instante Tdisc,
luego del fin del tiempo de guarda, como se muestra en la figura. Algunos
símbolos pueden ser perdidos por el transmisor mientras está cambiando
de frecuencia.
Pág. 162
Ilustración III-26: Transmisión de PDU en saltos de frecuencia
Transmisión de una PDU 3G-ALE en la porción de datos. Si:
Tdata ≥ Tpre + Tdata + 2Tdisc
Ecuación III-2: Tiempo límite para envío de datos en un salto
la PDU debe enviarse durante un solo salto, con el preámbulo
comenzando inmediatamente luego del fin de la secuencia Ttlc De otro
modo, el preámbulo y los datos de la PDU deben dividirse en varios
saltos. Las transmisiones durante cada Thop deben contener la secuencia
Ttlc seguida inmediatamente de el segmento de preámbulo durante 40
milisegundos (96 símbolos) y a continuación los bits de datos de PDU
hasta la cantidad N bits por salto Nbph:
Nbph = (Tdata - 40 ms - 2Tdisc / Tbit)
Ecuación III-3: Bits por salto de una PDU
Las transmisiones deben cesar durante el periodo desde el símbolo final
de los bits de datos de la PDU hasta el primer símbolo de la próxima
secuencia Ttlc. Esto reduce lo niveles de interferencia. La cantidad de
saltos requerida para enviar una cantidad M de bits componentes de una
PDU 3G-ALE es:
H = (M / Nbph)
Ecuación III-4: Cantidad de saltos dpara transmitir una PDU
Pág. 163
Los segmentos del preámbulo deben transmitirse sucesivamente en los
distintos saltos, con la secuencia de símbolos regresando al principio si
fuera necesario en los saltos siguientes. Si el tiempo de
las últimas
posiciones de bits de la PDU no exceden Tprop deberá incluirse un salto
extra en Tslot para permitir la propagación a todas las estaciones.
La transmisión de otro tipo de PDU debe hacerse de manera similar.
Pág. 164
IV. EVALUACIÓN ECONÓMICA
A.
INTRODUCCIÓN
Tal como sucede en el diseño de una red de datos local o de área
extendida, el diseño de la misma es particular en cada caso y las
soluciones no son únicas y deben adaptarse a cada caso en particular.
Las diversas características a tener en cuenta hacen que el diseño,
selección, implementación y los costos asociados requieran de un análisis
puntual en cada caso para dar con la solución óptima que satisfaga no
solo los requerimientos técnicos necesarios para la transmisión de datos,
sino que a su vez, la calidad sea la requerida por el usuario, entendiendo
por calidad aquello que se ajusta necesariamente a sus necesidades
actuales y con posibilidades de adaptarse a las futuras, contemplando la
necesidad de una continua adaptación a las mismas.
Por ello es que en el presente capítulo se proporcionan dos aspectos que
son necesarios para la concreción de cualquier proyecto que se desee
encarar.
Primero
se
expondrá
una
guía,
basada
en
normas,
recomendaciones y experiencias de profesionales expertos en el tema y
del autor mismo, para el diseño, selección y evaluación de la
implementación de un sistema de transmisión de información mediante el
uso de sistemas de radio de HF. En segundo lugar se detallan los
componentes de estos sistemas, algunos de los que se encuentran
disponibles comercialmente, y que a su vez se ajustan a lo descrito en el
presente trabajo, como una guía inicial hacia la selección de los mismos.
Pág. 165
B.
GUÍA DE IMPLEMENTACIÓN Y DISEÑO
1.
Aspectos generales
Cuando surge la necesidad de comunicaciones entre dos o más puntos y
una solución posible es un sistema de radio de HF, deben efectuarse un
diseño preliminar y realizar un estudio de factibilidad para analizar y
definir los requerimientos específicos. Mediante este estudio se verificará
que la radio HF sea el medio de comunicación apropiado para los
requerimientos del sistema y que sus costos sean razonables.
a)
Definición y análisis de los requerimientos
Un riguroso análisis de las necesidades y requerimientos del nuevo
sistema deberían demostrar si este medio de comunicación es apropiado
para esta aplicación, o no. Algunos de los factores que justifican el uso de
sistemas de radio de HF frente a otros sistemas son:
•
Distancia: Las distancias entre los puntos terminales aceptables
para la propagación de HF (BLOS – Beyond Line Of Sight) son
demasiado largas para enlaces de radio LOS (Line Of Sight –
Alcance Visual) como VHF, UHF o microondas, con repetidores
inclusive.
•
Terreno: Terrenos difíciles como las montañas, los océanos o
límites internacionales entre los puntos terminales pueden excluir el
uso de otros medios.
•
Tráfico: Si las exigencias del tipo de tráfico no son demasiado
demandantes, HF se convierte en una alternativa para satisfacer
las exigencias.
Pág. 166
•
Confiabilidad: La confiabilidad del HF no es muy buena, debido a
la susceptibilidad a los fenómenos atmosféricos, que no lo hacen
apta para servicios que exigen una alta disponibilidad.
•
Ciclos solares: Los pronósticos de largo plazo deben ser
favorables para el rango de frecuencias que piensa utilizarse.
•
Banda de frecuencia: Debe tenerse en cuanta la disponibilidad y
permisos correspondientes para las frecuencias de operación
deseadas.
•
Prioridad: La prioridad y privacidad del tráfico debe ser tal que las
condiciones de rendimiento y confiabilidad de HF deben ser
satisfactorias.
•
Obras civiles: Las ubicaciones de las instalaciones de los equipos
y antenas deben ser adecuadas. En general las antenas suelen ser
muy grandes por lo que la ubicación (terreno, edificación,
accesibilidad, servicios) suele ser un factor determinante para
decidir la aplicación.
•
Costos: Los costos de instalación, mantenimiento y operación de
un sistema de HF deben ser menores que otros sistemas que
cumplan con las necesidades del sistema.
Una vez que se ha determinado que HF es una solución viable para las
necesidades de comunicación, debe conducirse un estudio preliminar de
diseño y factibilidad, cuyos ítems se desarrollan a lo largo de este
capítulo.
Pág. 167
b)
Planes de enrutamiento y troncalización
Los planes de enrutamiento y troncalización proporcionan información
acerca del tipo y cantidad de canales necesarios para interconectar cada
uno de los terminales dentro del sistema. Si este sistema será parte de
una red, el implementador debe trabajar con, o como, el administrador de
red para determinar los nodos que conformarán la red y su situación o
cobertura geográfica, en caso que sean móviles. El diseñador debe tener
en cuenta la ubicación de los nodos y su relación con los demás que
conforman la red, identificar los obstáculos naturales (como los
geográficos) y de factoría humana que pueden estar presentes en las
trayectorias entre nodos, y tener presente el equipamiento particular de
cada nodo, especialmente de potencia y tipo de antena así como de los
patrones de propagación en las localidades involucradas.
El administrador de red debe tener claro conocimiento de las
características, horarios y volúmenes de tráfico. Debe saber como afecta
al tráfico la pérdida de conectividad de un nodo, la importancia y prioridad
de cada miembro de la red y el tipo de mensajes que cada uno puede o
debe manejar, tanto como enrutamiento en caso que la cobertura no sea
universal.
c)
Plan de frecuencias
La planificación de frecuencias debe iniciarse con el proyecto para
asegurar una lista de frecuencias adecuadas para sostener cada enlace
de HF de manera que pueda operarse ininterrumpidamente durante los
periodos diarios de funcionamiento, en cualquier época del año y a lo
largo de los periodos del ciclo solar de 11 años.
El uso de programas de predicción como IONCAP, ICEPAK o VOACAP
es ideal para determinar los requerimientos de frecuencias en diversas
Pág. 168
condiciones. Más adelante, en este capítulo, se realiza un análisis más
profundo para determinar el plan de frecuencias.
d)
Requerimientos del personal
Si bien uno de los objetivos de este trabajo es desarrollar un sistema libre,
en lo posible, de la necesidad de personal altamente especializado, deben
tenerse en cuenta las necesidades de operación y mantenimiento
adecuadas del sistema. Para ello deben analizarse el número y
experiencia necesaria del personal requerido en el nodo y general. Ello
incluye la planificación de la capacitación del personal de operación
(interna o externa) y la contratación directa o tercerizada del personal de
mantenimiento.
Un requerimiento que no debe descuidarse son las licencias de los
operadores de radio, si fueran requeridas.
e)
Requerimientos logísticos
El diseñador debe seleccionar las ubicaciones fijas teniendo en cuenta el
acceso a rutas, agua, electricidad, combustible, otros servicios de
comunicación, urbanizaciones cercanas y la logística necesaria para
proveerlo en caso de ser necesario.
Otros aspectos importantes son las normativas particulares en cuanto a
las instalaciones, como ser: permisos provinciales y municipales, licencias
de operación, estudios de impacto ambiental.
1.
Instalaciones terminales
Se refiere a la planta física, la energía primaria y secundaria y los
sistemas de control ambientales necesarios para la instalación de una
estación de HF.
Pág. 169
2.
Tiempo de vida útil del sistema
El periodo de vida estimado que el sistema de HF estará en servicio tiene
un fuerte impacto a la hora de la selección del equipamiento, ya que
requerimiento de corto a mediano plazo implicará el uso de equipo
portátil, mientras que una expectativa de varios años justifique el uso de
equipamiento permanente.
3.
Requerimiento de los inmuebles
Debido a las grandes longitudes de onda implicadas en estos sistemas,
se necesitan propiedades de gran extensión para montar una planta de
HF. Si no se usa un terreno existente, la adquisición de uno con ubicación
adecuada y la construcción de la infraestructura de uno nuevo deben
iniciarse tempranamente. En el caso de disponerse del terreno, debe
adecuarse el mismo para el uso.
Una antena de dipolo simple necesita una superficie de 400 m2, mientras
que una antena romboidal necesita de una a dos hectáreas. Si la
operación contempla el uso de varios circuitos o circuitos full duplex, es
necesario que las antenas tengan la separación necesaria para evitar
interferencias espaciales.
4.
Impacto ambiental
La construcción de un emplazamiento de transmisiones de radio,
actualmente requieren de estudios de impacto ambiental de parte de las
municipalidades, además de las regulaciones de la CNC y la Fuerza
Aérea, si la ubicación se halla cercana a un aeropuerto.
En el caso de estaciones móviles, el tipo de portabilidad y uso que se le
dará al equipo, que incluye peso, consumo de energía, provisión de la
Pág. 170
misma, tipo y ubicación de antenas, uso de sistemas montados o
armables, etc.
f)
Requerimientos de las comunicaciones
Los requerimientos iniciales del usuario del sistema deben especificar el
tipo de tráfico que cada estación debe ser capaz de soportar, como la voz,
datos simples, fax, imágenes, encriptación u otro tipo de información, lo
que indicará si se requiere otras piezas de equipamiento adicional para
incluir en la ingeniería.
1.
Relación señal a ruido
Los modos de comunicación determinan el nivel de la relación Señal a
Ruido (SNR). Es conveniente usar la recomendación 339.5 del ITU-R
como guía para determinar el grado de servicio necesario.
2.
Tasa de modulación
Esta especificación tiene gran dependencia del tipo de tráfico también, ya
que en el caso de las transmisiones digitales o cuasi-analógicas, el tipo de
modulación implica la capacidad de transmisión. Otras características
importantes son la tasa de error (BER), distorsión, ancho de banda,
ocupación, costo, etc.
Normalmente esta información la estima el diseñador del sistema junto a
las especificaciones de los equipos. La mayoría de los módems moderno
proporcionan diversos tipos de modulación y tasas de modulación, pero
debe considerarse que las interfaces entre estos y el resto del
equipamiento sea compatible.
3.
Tipos de servicio
Pág. 171
Como se detallara en capítulos precedentes, las características
particulares de cada sistema se expresan en función de distorsión, tasa
de error, ancho de banda, tiempo de ocupación, costo
Es importante que el usuario proporcione detalles como si el servicio se
prestará a tiempo completo o a demanda por llamada, si necesita ser
encriptado, así como el grado de confiabilidad. Los circuitos tradicionales
de HF son capaces de proporcionar una confiabilidad del 80% (19,2
horas/día). Con equipo adaptativo moderno, la confiabilidad asciende al
95% (22,8 horas/día) colocándolo cerca del extremo más alto del
espectro.
g)
El
Estimación de costos
costo
del
proyecto
total
del
desarrollo
de
un
sistema
de
comunicaciones en HF, ya sea nuevo o su expansión, incluye más que
solo el costo de los equipos. En esta sección se analizan los costos
directos e indirectos del proyecto, que incluyen los siguientes ítems:
1.
•
Costos iniciales
•
Costos de equipamiento
•
Costos de instalación
Costos iniciales
GESTIÓN DE PROYECTO
Pág. 172
Este debe incluir el costo de la labor directa e indirecta del gerente del
proyecto y su personal, por el tiempo invertido en supervisar y gestionar el
proyecto, así como los gastos de trasporte y viáticos.
INGENIERÍA DEL SISTEMA
Esto incluye los costos directos e indirectos del trabajo de diseño del
sistema y revisión de los requerimientos del proyecto del o los ingenieros
y personal asociado. Esto incluye, además de los costos de viajes y
viáticos, el dibujo, impresiones y otros gastos asociados.
ADQUISICIÓN DE INMUEBLES
Además de los costos de adquisición o alquiler del terreno o edificaciones,
deben tenerse en cuenta gastos anexos como impuestos, tasas, pago a
profesionales necesarios para estas transacciones.
PREPARACIÓN DE LAS INSTALACIONES
Incluyen costos como mensuras, nivelación, acondicionamiento del
terreno,
excavaciones,
cercados,
construcción
o
adecuación
de
estructuras de montaje de equipos, torres y antenas
En el caso de edificaciones, debe tenerse en cuenta los costos de la
construcción, en el caso de alojamientos nuevos o la remodelación y
adaptación en el caso de edificios preexistentes. Esto incluye no solo la
ubicación de equipos, sino del alojamiento e instalaciones sanitarias para
el personal de operación y/o mantenimiento.
Deben tenerse en cuenta, además, el alojamiento de las instalaciones de
energía que pueden incluir subestaciones transformadoras, salas de
baterías de soporte de energía, grupos electrógenos y canalizaciones de
distribución de la misma.
Pág. 173
2.
Costos de equipamiento
COMPRA DE EQUIPO
Es un costo muy variable, dependiendo principalmente de las potencias
de transmisión requeridas, pudiendo llegar a ser los mayores costos. En
general se cuenta con un solo proveedor o vendedor, pero no es
infrecuente que este adquiera los mismos desde diversos orígenes. La
adquisición suele hacerse a través de una licitación o concurso de
precios, comparando distintos presupuestos y eligiendo entre las mejores
propuestas que satisfagan las necesidades.
Existen los servicios “llave en mano” en donde el vendedor no solo provee
el equipamiento, sino que proporciona o subcontrata el servicio de
instalación y puesta en marcha.
En el anexo C se citan brevemente los componentes más comunes de un
sistema de HF.
3.
Costo de instalación
El proceso de instalación tiene costos que incluyen:
•
Materiales de instalación.
•
Consultores y/o profesionales externos.
•
Trabajos de instalación.
•
Pruebas de aceptación.
•
Capacitación del personal.
•
Costos de vida útil y reposición.
Pág. 174
MATERIALES DE INSTALACIÓN
Es el listado de cada pieza de equipo y repuestos necesarias para la
construcción o adecuación de las estaciones de HF. Esto incluye las
partes mayores como antenas, transceptores, etc., como así cables,
interruptores, tornillos y clavos. Esto implica una ingeniería de detalle
completa. Para la estimación de los costos iniciales se puede recurrir a la
experiencia de los profesionales de diseño y obras previas.
CONSULTORES Y/O PROFESIONALES EXTERNOS
Estos suelen ser necesarios para tareas específicas, como la elección de
ubicaciones adecuadas, medición de ruido electrónico e interferencias,
etc.
TRABAJOS DE INSTALACIÓN
Si no son provistos por el propio vendedor, deben calcularse teniendo en
cuenta los gastos de adecuación de las instalaciones para hacerlas
operacionales.
PRUEBAS DE ACEPTACIÓN
Las pruebas de aceptación y el equipamiento necesario para ello son
fundamentales
para
hacer
las
instalaciones
completamente
operacionales. El plan de aceptación puede estar a cargo del propio
vendedor con la supervisión de algún ente, como del usuario final, o
limitado a un periodo limitado de prueba. Deben incluirse los costos
directos e indirectos de la pruebas en todas las fases del proyecto, como
el propio desarrollo del protocolo de pruebas adecuado si no existiera
uno, como si fuera otro proyecto.
CAPACITACIÓN DEL PERSONAL
Pág. 175
La capacitación sobre nuevos equipos debe ser solicitada con la provisión
del mismo, o considerarla aunque sea realizada por parte del mismo
usuario.
COSTOS DE VIDA ÚTIL Y REPOSICIÓN
Por último el diseñador debe considerar la vida útil de los componentes
del sistema y los costos de mantenimiento, operación y reposición.
2.
Análisis y diseño del sistema
Los pasos para la ingeniería de un sistema de HF típico podrían incluir los
siguientes tres niveles de planificación.
1- El primer análisis comprende la factibilidad del uso de un sistema
de HF
2- El segundo nivel de planificación es el desarrollo de la información
de costos para fundamentar la substanciación del proyecto.
3- Por último, la ingeniería de detalle, que es el objeto de esta
sección.
a)
Topología de la red
Esto es fundamental en el caso que se prevea el uso de un sistema ALE
de radio HF. Una red de comunicaciones se define como el método de
conectar los nodos de manera que cada unidad de radio en la red se
pueda comunicar con otra. En el caso de las ondas electromagnéticas no
hay un vínculo concreto se refiere a un vínculo virtual o lógico, en los que
se pueden destacar cuatro tipos: bus, anillo, estrella y árbol o estrella de
orden superior.
Pág. 176
La conexión bus es aquella en que cada intercambio es recibido por cada
actor. Es la configuración natural asumiendo que a) no se hace nada
inusual, b) existe propagación entre todas las unidades, c) las unidades
operan en la misma frecuencia y d) existe el direccionamiento para las
comunicaciones.
La conexión anillo se basa en dividir el uso del medio por parte de cada
unidad por lapsos limitados, siguiendo una secuencia cíclica.
La configuración estrella un intercambio intervenido, realizado a través de
un punto único. Ella es útil cuando existe un nodo central tiene el control y
este concentra y dispersa los mensajes a cada nodo individual.
Una configuración mucho más práctica es la estructura de árbol o estrella
de orden superior, extendiendo la topología estrella en órdenes
jerárquicos, particularmente cuando la propagación entre estaciones no
es total. Esto es posible con el uso de técnicas de direccionamiento
especial.
Esta tarea se hace con el acuerdo del administrador de la red, ya que
sobre él recae la responsabilidad de mantener la red luego de su
implementación.
Usando como bases los objetivos y requerimientos, los analistas
confeccionan el diseño de la red, que detallará la topología, esquema de
la red y ubicación de las unidades. La topología depende del flujo de la
información, cuyo análisis debe considerar la cantidad, frecuencia de uso
y prioridad.
b)
Ubicación geográfica
Una vez ubicadas las locaciones de las estaciones, pueden determinarse
sus coordenadas por diversos medios, como los sistemas GPS o el uso
Pág. 177
de mapas topográficos. Si la ubicación no es la definitiva, se dan las
estimaciones de su ubicación geográfica.
La selección de la ubicación de la estación de radio de HF requiere un
análisis detallado de los alrededores. Este debe ser técnicamente
adecuado, teniendo en cuenta el ruido electromagnético, conductividad de
la tierra, obstáculos en la propagación como edificios o montañas. Como
consideraciones secundarias se tienen en cuenta la facilidad de acceso,
servicios y cercanía de los proveedores.
c)
Parámetros de trayectorias operacionales
El propósito de hacer un pronóstico de propagación es la estimación de la
frecuencia óptima a ser usada y la predicción del rendimiento del sistema
durante los ciclos naturales del día, anual y solar.
Para esto deben considerarse los siguientes detalles:
1.
•
Ruido ambiental
•
Características de las antenas
•
Potencia de transmisión
Ruido ambiental
El ruido electromagnético ambiental debe ser medido a lo largo del día.
Este se divide en atmosférico y antropogénico. Idealmente el natural debe
ser superior al generado por el hombre, por lo que la localización de las
estaciones conviene hacerlas lejos de grandes concentraciones urbanas o
Pág. 178
industriales. La estimación anual se efectúa según la recomendación
R322-3 del ITU-R.
2.
Características de las antenas
Los factores de selección principales que determinan la antena mejor
adaptada para cada aplicación particular son:
•
Rango de frecuencia
•
Ancho de banda
•
Ganancia
•
Directividad
•
Impedancia
•
Elevación
•
Patrón de radiación horizontal y vertical.
•
Potencia radiada total
•
Tamaño y forma
•
Requerimientos para la instalación
Los procedimientos para la selección de la antena pueden resumirse en
los siguientes pasos:
1- Determinación del rango de frecuencias de operación y selección
del ancho de banda requerido. Si se requiere un ancho de banda
superior al proporcionado por una única antena, se pueden utilizar
dos o más antenas de menor ancho de banda.
Pág. 179
2- Determinación del ángulo de elevación requerido para cubrir la
distancia del trayecto.
3- Determinación del área de cobertura requerido: omnidireccional,
bidireccional o punto a punto.
4- Selección de la antena que posea las características adecuadas a
los puntos anteriores, con la mayor ganancia en la dirección
deseada. Verificar que esta pueda montarse en las instalaciones
existentes o proyectadas.
d)
Selección del equipamiento
La siguiente es una lista de los componentes más comunes en un sistema
de radio de HF.
1. Subsistema Transmisor / receptor o transceptor
2. Subsistema de antena
3. Interfaces de banda vocal
4. Interfaces digitales
5. Líneas de transmisión.
1.
Configuraciones típicas de sistemas de HF
SISTEMAS MONOCANALES
•
Onda continua (CW – Continuous Wave) usado inicialmente en
transmisiones telegráficas mediante el encendido y apagado de la
portadora, es difundido actualmente en sistemas de emergencia
como respaldo.
Pág. 180
•
Banda lateral única - BLU (SSB – Single Side Band) son
típicamente de pequeño tamaño, con potencia de transmisión baja
(100 W), acoplados a un transmisor lineal para mayor potencia con
antenas látigo para equipos portátiles y dipolos o Yagi para
aplicaciones fijas.
SISTEMAS DE LOCACIÓN MÚLTIPLE
Estos son sistemas de transmisión con potencia media (más de 1 KW) o
alta, donde el transmisor debe estar suficientemente alejado del receptor
para evitar la interferencia, típicamente de 8 kilómetros o más. Suele ser
necesaria una tercer instalación, el CRC (Communications Relay Centre
- Centro de Conmutación de Comunicaciones) que controla, conmuta y
procesa los mensajes. Los sitios se interconectan mediante enlaces de
microondas, líneas telefónicas o redes de datos.
2.
Subsistemas transmisor / receptor
TRANSMISOR
Este puede constar de un solo equipo autocontenido o ser conformado
por una configuración de componentes separados. Los transmisores de
mayor potencia usualmente son configurados mediante componentes
funcionales como son el sintetizador de frecuencia, excitador y el
amplificador de potencia.
RECEPTOR
Los receptores son sintonizados por medio de un sintetizador de
frecuencias, el cual es un componente separado en grandes instalaciones
y actualmente se utilizan sistemas controlados por microprocesadores.
TRANSCEPTOR
Pág. 181
En una combinación de transmisor y receptor con las interfaces
correspondientes.
SISTEMAS AUXILIARES
•
Excitadores: Es un transmisor de baja potencia que genera la
portadora modulada para la etapa transmisora de potencia que
sigue. Incluye la etapa de señal de entrada, sintetizador de
frecuencia, modulador, etapas de traslación de frecuencias y
postselector.
•
Filtro pasa banda: El uso de filtros pasa banda a la salida de los
transmisores de HF es comúnmente necesaria. Ello se debe a que
el espectro de frecuencias por encima de los 30 MHz es utilizado
por sistemas de baja potencia susceptibles a las interferencias de
los armónicos de los sistemas de mayor potencia, que requieren
medios para suprimir la aparición de estas emisiones espurias.
•
Preselectores: El propósito del preselector es minimizar la
sobrecarga por parte de transmisores cercanos o las interferencias
de canales de RF adyacentes, presentes en ambientes con niveles
altos de señales indeseadas que resultan en problemas de
intermodulación y sobrecarga.
3.
Subsistema de antena
En los sitios que utilizan grandes configuraciones de antena, consiste en
los ítems relacionados a ellas, como ser los soportes,
líneas de
disipación, dispositivos de adaptación y conmutación de impedancias,
soporte de líneas de transmisión e ingreso a las edificaciones o
contenedores, etc.
4.
Interfaces de frecuencia vocal
Pág. 182
Es aquel que provee la interconexión entre el usuario y el sistema de
transmisión, que incluye la señalización, ecualización y acondicionamiento
de la señal para adaptarla para su transmisión.
5.
Interfaces digitales
Son las descriptas en detalle en el capítulo anterior y sirven tanto para la
transmisión de datos, como para la gestión del enlace y la red.
6.
Líneas de transmisión
Son las encargadas de llevar las señales entre equipos y antenas. Existen
dos tipos básicos, balanceadas y desbalanceadas. Las balanceadas
consisten en dos conductores o grupos de conductores idénticos
operados a igual potencial, pero polaridad inversa, respecto a tierra. En
las desbalanceadas uno de los conductores está conectado al potencial
de
tierra.
Ambas
pueden
tener
cobertura
mecánica
y
blindaje
electromagnético.
Existen distintos tipos y a continuación se enumeran los principales.
Coaxiales: rígidos, semirrígidos y flexibles.
Línea abierta o paralela:
balanceadas o desbalanceadas.
3.
Planes de evaluación y prueba
Una parte importante de cualquier proyecto es implementar un sistema de
prueba y evaluar las instalaciones en un ambiente operativo. A medida
que se analiza el sistema y a medida que la fase de desarrollo progresa,
debe decidirse como se evaluará y probará el sistema durante y luego de
la instalación. Esto consistirá en el desarrollo de un Plan de Evaluación y
un Sistema de Pruebas, a cargo del ingeniero de desarrollo, el
administrador de la red, si lo hubiera y el implementador.
Pág. 183
Las áreas a cubrir son:
•
Comportamiento del sistema
•
Comportamiento de la red
•
Transferencia de datos y mensajes
•
Rendimiento energético
•
Seguridad
a)
Comportamiento del sistema
•
Operación de todos los sistemas: ajuste de potencia, ajuste de
frecuencia, niveles de modulación, rotación de antenas, adaptación
de impedancias, instrumentos de medición y lectura.
•
Funcionamiento
adecuado
de
los
equipos:
transmisores
y
receptores funcionando dentro de las especificaciones.
•
Rendimiento de antenas: alcance de las comunicaciones, patrones
de radiación, ruido ambiental.
•
b)
Cumplimiento de las normas vigentes de emisión electromagnética
Comportamiento de la red
•
Conectividad adecuada
•
Capacidad de la red adecuada
•
Congestión razonable
•
Número de fallas de sistema razonable.
Pág. 184
•
Instalación y licencias de software adecuada
•
Enrutamientos, scrambling¸ interleaving y encriptación funcionando
correctamente.
c)
Transferencia de datos y mensajes
•
Enlazado con todas las estaciones
•
Adecuado manejo de prioridades en los mensajes
•
Transferencia de mensajes adecuada
d)
Rendimiento energético
•
Energía suficiente para todas las operaciones, incluyendo las
condiciones de emergencia.
•
e)
Energía limpia con mínimas emisiones, ruidos y fluctuaciones.
Seguridad
•
Seguridad física adecuada en todos los parámetros
•
Consideraciones de peligro durante la implementación y la
operación.
•
C.
Seguridad de la red e instalaciones contra vandalismo
EQUIPOS Y SOFTWARE COMERCIALES
A continuación se hará un repaso de los equipos y software disponibles
comercialmente en el mercado, fundamentalmente haciendo hincapié en
la factibilidad de adquisición de los mismos y la adecuación a los
principios planteados en el presente trabajo.
Pág. 185
En algunos casos existe una gran oferta, mientras que en otros hay
menor cantidad de proveedores, por ser más específico el uso. Si bien en
el planteo original se da una prioridad en cuanto a los costos, en este
apartado no se han tenido en cuenta, ya que los mismos se ven afectados
de otro tipo de costos que dependen en gran medida del tipo de sistema,
la forma de importación y la aplicación que se le dará a los mismos.
Esto se debe a que en muchos casos, por tratarse en parte de equipos de
índole militar o estratégica, está condicionada su exportación o gravada
con diferentes tipos de impuestos, mientras que por otra parte, el software
en gran medida puede obtenerse en forma gratuita con licencias
limitadas. Hay también una gran dependencia de la forma de importación
de estos, ya que la institución o empresa que los adquiera puede contar
con exenciones impositivas, como es el caso del uso con fines científicos
o educativos.
1.
Software
Para la mayoría de las aplicaciones, es necesario contar con dos niveles
de programas, por un lado la implementación de la arquitectura completa
de protocolos STANAG 5066 y su correspondiente sistema ALE
(establecimiento automático del enlace), como las aplicaciones que
conforman a los clientes de la Subcapa de Sistemas de Información (SIS).
a)
Protocolos STANAG 5066
Por ser un protocolo robusto y maduro, muchas grandes compañías de
comunicaciones lo han empezado a incluir entre los productos ofrecidos,
pero también existen organizaciones de open source que proporcionan
tanto los programas, como foros de soporte técnicos.
Pág. 186
1.
Open5066
De estas últimas se destaca Open5066, con su producto “s5066”,
consistente en un proyecto iniciado en abril del 2006, aunque aún se
encuentra en etapa de debugging, por lo que los distribuidores solo lo
recomiendan para expertos en programación de lenguaje “C”. De su sitio
www.open5066.org pueden obtenerse las fuentes en forma gratuita.
2.
Rohde & Schwartz
Quizás la empresa más grande y de mayor trayectoria en el mundo de las
telecomunicaciones, ofrece su producto “R&S® STANAG 5066” que puede
adquirirse en forma independiente o como parte de un sistema completo
de comunicaciones como el “SIMCOS II”, por ejemplo.
Las características de este producto pueden obtenerse en Internet del
sitio de la empresa, o en la URL:
http://www2.rohde-schwarz.com/en/products/secure_communications/
product_categories/system-processors/STANAG_5066-|General_Information-|-70-|-3773.html
La ventaja principal es que la empresa cuenta con representantes e
integradores de productos en Brasil, Méjico y Colombia, dentro del
continente, o en España, con servicio técnico hispano parlante.
3.
SystemSoft
Una de las empresas que trabajó en el desarrollo e implementación del
estándar, desarrollando un driver inicialmente pensado para servidores
con Sistema Operativo “Windows NT4 Server”. El mismo se implementa
con API’s WIN32 convencionales.
La descripción del producto y contactos con la empresa se logran a través
de su sito: http://www.systemsoft.co.uk/stanag_5066.htm.
Pág. 187
4.
CODAN
El software “HF ExpressTM “de CODAN proporciona transmisión de datos
de alta velocidad y de costo eficiente usado con otro de sus productos, el
módem “3112 High Speed HF Data Modem” proporcionando capacidad
de transferencia de correo electrónico, archivos y Chat. Cuenta con un
sistema de compresión de datos y FEC (corrección de error). De sencilla
instalación, es un producto fácilmente configurable.
Utilizando el módem en conjunto con software, es aplicable el sistema
ALE que cumple con los estándares FED-STD-1045 ALE y MIL-STD-188141B ALE, certificado por la JITC (Joint Interoperability Test Command)
de la OTAN.
Mayor información en el sitio: www.codan.com.au.
5.
Comtrol
Esta empresa trabaja conjuntamente con la Asociación de Investigación
de la Defensa del Reino Unido, proveyendo un producto integrado que
corresponde a una interfaz con los equipos de datos y transmisión, en
placas para PC:
•
Comtrol InterGrator SV24 Two port ISA card
•
Comtrol InterGrator PCI2H-232 Two port PCI Card
•
Comtrol InterGrator SP-1M PCMCIA card
Los mismos son desarrolladores tanto del hardware, como de los drivers
para las mismas, pudiendo utilizar fácilmente con otras aplicaciones
mediante API’s WIN32 convencionales.
La URL de su sitio es:
http://www.comtrol.co.uk/product_intergrator_stanag.html
Pág. 188
b)
Sistema ALE
En general los sistemas ALE viene embebidos en los equipos
transceptores de HF, ya que aún para las aplicaciones de voz, es una
tecnología se suma utilidad para el operador, que puede independizarse
de el análisis y control de las condiciones de propagación, garantizando
una comunicación en condiciones óptimas la mayor parte del tiempo. Pero
aún así existen aplicaciones que implementan este a través de la PC y
una interfaz con el módem y el equipo de radio, orientados a
equipamiento más antiguo.
1.
NorthStar
A través de su producto radio Control Software, logran el control de
transceptores de escritorio o portátiles, controlando todas sus funciones
mediante una PC o notebook, facilitando la instalación y configuración de
los parámetros del sistema ALE, según el estándar FED-STD-1045A.
Es instalable en Sistema Operativo Windows NT4 Cliente, con pantallas
en ingles y castellano, protección a través de llaves de hardware y
acceso a través de los puertos seriales. Utiliza las formas de onda MILSTD-110A, 75 – 2400 bps (con corrección de error) y MIL-STD-110B,
3200 – 9600 bps (con corrección de error).
URL:
http://www.northstarcom.com/data_products/radio_control_software.html
c)
Software complementario
Como Se detalla en capítulos anteriores, es necesaria la adición de
funciones
adicionales
aplicaciones,
para
la
fundamentalmente
implementación
cuando
aplicaciones Clientes.
Pág. 189
se
de
trata
las
de
distintas
diferentes
1.
Subcapa SIS
La rama de Radio de la Agencia C3 de la OTAN, ha desarrollado software
Cliente para la interoperabilidad del protocolo STANAG 5066 con
diferentes implementaciones. Este se desarrolló sobre una plataforma
“ix386/Linux” y puede usarse también bajo WIN32.
Estos desarrollos incluyen el Cliente de subred PPP, Cliente de subred
HF-CHAT, Cliente de subred HMTP (HF-SMTP) para correo electrónico,
Cliente de subred HF Unís Pipe y Cliente de subred Echo.
Los mismos se pueden obtener a partir del sitio:
https://elayne.nc3a.nato.int/S5066Public/SIStools.php
2.
Compresión de datos
Para la compresión de los encabezados de los protocolos TCP/IP se
implementa el estándar denominado ROHC, por compresión robusta de
encabezados, bajo la recomendación de la IETF RFC 3095 utilizado
también en otras aplicaciones inalámbricas para celulares como GPRS, y
de tercera generación UMTS y CDMA2000.
Un producto de Effnet es el “Effnet ROHC™, v2.0, v2.1 v2.2 y v2.3” o la
“Effnet ROHC-LLA™ version 1.0” y el sitio desde donde se puede adquirir
una implementación de los mismos es:
http://www.effnet.com/sites/effnet/pages/uk/products_rohc.asp
Otra empresa que provee un sistema ROHC, bajo la norma IETF rfc 3243
para compresión “0 byte”, es Heise Networks y su sitio es:
http://www.heise-online.co.uk/networks/rfc/rfcs/rfc3243.shtml
Pág. 190
Por ser limitada la capacidad de los canales de HF es necesaria la
compresión de datos en algunas aplicaciones, siendo varios los métodos
disponibles. Uno de los más adecuados, tal como se expuso, es el
denominado Gzip. Sus fuentes son abiertas y pueden obtenerse en:
http://www.gzip.org/
d)
Sistemas de comunicación integrados
Existen asimismo empresas que proporcionan en un único software
integrado, aplicaciones junto al protocolo STANAG 5066 Y sistemas ALE,
algunas de las cuales se enumeran a continuación.
1.
Harris
Harris es uno de los principales desarrolladores y proveedores del
Departamento de Defensa de los Estados Unidos y otros, líder en
comunicaciones. Ellos tienen el producto “RF-6750W” compatible con el
estándar STANAG 5066, consistente en un Gateway inalámbrico y el “RF6710W” Terminal de mensajes inalámbrico.
El 6750 se conecta directamente a la red LAN a través del puerto Ethernet
y a la radio por un puerto serial. Es compatible con plataformas Windows,
Macintosh y Linux.
2.
Rohde & Schwartz
La empresa Rohde and Schwartz presenta también una solución integral
para las comunicaciones de datos en HF, basado en los protocolos
STANAG integrando sus productos, los cuales cumplen con los
estándares militares MIL_STD por lo que pueden implementarse con
sistemas ALE. El producto R&S™ STANAG 5066 provee compatibilidad
con otros productos que cumplen con los estándares STANAG del
mercado, pudiendo adaptarse a necesidades particulares de su
Pág. 191
aplicación. Implementa una red de control pudiendo operar en forma
remota varios equipos de radio y módems de HF. Asimismo brinda
separación del tipo roja/negra para operar con redes coexistente,
mediante el uso de filtros y criptografía muy confiable.
También ofrecen la asistencia técnica para la selección e integración de
equipos.
El sitio del producto es:
http://www2.rohdeschwarz.com/en/products/secure_communications/product_categories/sys
tem-processors/STANAG_5066.html
3.
RapidM
El “RP-66-P” es un software para Laptop o PC, que implementa el
protocolo STANAG5066 y correo electrónico para Windows NT, 2000, XP
y Linux. El componente Gateway de e-mail permite enviar y recibir correo
electrónico mediante el uso de un agente como “Microsoft OutlookTM ” .
Usa una placa sincrónica RS-232 de formato PCI como interfaz con el
módem de HF, pudiendo ser utilizado por 16 clientes simultáneamente.
Cumple con los estándares STANAG 5066 Anexo A, B y C; y MIL-STD188-110B Apéndices D y E.
Su sitio es: http://www.rapidm.com/rc66.shtml
4.
SkySweep
Mensajero SkySweep es un software basado en Microsoft Windows, Linux
ofreciendo una avanzada plataforma de comunicación para usuarios
civiles, militares y gobierno. Los servicios principales son correo
electrónico vía radio, posicionamiento por GPS y aplicaciones de datos.
Pág. 192
Mesajero SkySweep habilita un sistema a bajos costos basada en
transceivers , como el ICOM, Codan, Barret, comerciales. El producto es
completamente escalable a partir de redes con pocos nodos hasta miles
de nodos. El producto Mensajero SkySweep Servidor provee la
conectividad a redes IP (como la Internet). Esta basado en el protocolo
estándar de transferencia de datos (STANAG 5066) el estándar de la
OTAN y US waveforms (formas de onda) STANAG 4285, STANAG 4539 y
MIL-STD-188-110A/B.
Adicionalmente Mensajero SkySweep ofrece el MODEM de alta velocidad
SkyOFDM, el cual ofrezca lo ultimo para redes de datos HF / VHF / UHF.
Esta basada en la misma tecnología (OFDM y codificación TURBO) como
por ejemplo el WiMax.
http://www.skysweep.com/
2.
Hardware
a)
Transceptores
En la actualidad muchos de los equipos, por ser diseñados en particular
para actividades militares o de fuerzas de seguridad, incorporan la
posibilidad de saltos de frecuencia.
1.
ICOM
El IC-F7000 en un transceptor terrestre móvil especialmente diseñado
para comunicaciones de larga distancia, haciendo su operación más
simple mediante la incorporación de las siguientes funciones:
ALE;
Llamada Selectiva que permite comunicarse con otra estación o grupo
usando una dirección de tipo telefónica, compatible con otras marcas de
Pág. 193
radio.
Ilustración IV-1Transceptor ICOM IC-F7000
2.
Thales
El TRC3600
puede integrarse con otros equipos amplificadores para
lograr mayor potencia y sintonizadores de antena con capacidad para
salto de frecuencia. La antena NVIS 125W ofrece movilidad y cobertura
completa sin los problemas de de zonas muertas. Su modalidad
Skymaster ofrece un sistema ALE compatible con los estándares
militares MIL - STD - 188 - 141 A, interoperabilidad con otros sistemas de
datos mediante tecnología integrada que permite transmisión de datos
hasta 5400 bps y un chip de seguridad digital COMSEC, según las
normas STANAG 4481 y 4285. El modo Skyhopper otorga salto en
frecuencia inteligente que permiten tiempos de retorno menores a 1
segundo, llamadas selectivas y transmisiones de mensajes de alerta.
Asociado a periféricos adecuados y software de PC adecuado, el
TRC3600 implementa un sistema de comunicaciones completo, con
transmisión de correo electrónico, transferencia de archivos, transmisión
de fax digital, imágenes fijas a color o barrido lento en ByN, gateway de
mensajería y enrutamiento hacia otras redes.
Pág. 194
Ilustración IV-2 Nodo de comunicciones HF con TRC3600 de ICOM
3.
Bahrat Electronics
El equipo LHP 260A en un equipo de radio portátil que provee una slución
para comunicaciones de corto alcance en la banda de HF, con servicios
de voz, datos, telegrafía y mensajería rápida. La confiabilidad del enlace
lo proporciona un sistema ALE y la seguridad un sistema de salto de
frecuencia.
Este equipo es de origen indio, un fabricante no convencional, por lo que
su costo es más competitivo.
4.
Tadirán
Empresa israelí especializada en comunicaciones y seguridad. Provee un
sistema de radio multi adaptativo de HF, el HF-6000, muy liviano, con
squelch digital que evita falsas detecciones y alarmas, llamadas selectivas
a individuos o grupos mediante la transmisión de direccionamiento,
servicios opcionales ALE según estándar MIL-STD-188-141B, voz digital
VOCODER, comunicación encriptada COMSEC, salto de frecuencia
adaptativo ECCM y GPS.
Viene en configuraciones para mochila, vehículos o estaciones fijas.
Pág. 195
Ilustración IV-3 Familia de transceptores HF-6000 Tadirán
b)
Módems
1.
Frederick Electronics
Estos productos de comunicaciones están diseñados para alcanzar los
requerimientos de un amplio rango de aplicaciones comerciales,
gubernamentales y militares conformando los estándares militares
STANAG 4285, 4529, 4415, 4481, 4539 y 5031; MIL-STD-188-110A y B y
MIL-STD-188-141B ALE. El modelo de módem 4539 es capaz de
transmitir y recibir datos en tono simple hasta 12.800 bps en un canal de
radio de 3 KHz. Mejora la corrección de errores con codificación Viterbi y
los efectos de trayectorias múltiples mediante ecualización adaptativa.
Ilustración IV-4 Modem HF NSG Datacom 4539
2.
Codan
El módem 3112 asegura una comunicación confiable, económicamente
eficiente de alta velocidad mediante el uso de última tecnología. Opera
usando las formas de onda de los estándares militares STANAG 4539 y
MIL-STD-188-110B y los más robustos 4415 y 110A, permitiendo
interoperabilidad y operación en condiciones extremas de propagación.
Pág. 196
Ilustración IV-5 Módem de HF 3112 de Codan
En operación conjunta con el software HF Express que cumple con las
normas STANAG 5066 permite la transferencia de mensajes, correo
electrónico y datos comprimidos. también asegura el funcionamiento con
sistemas ALE establecidos en FED-STD-1045 y MIL-STD-188-141B.
3.
Spirit
El módem está desarrollado para aplicaciones de bajo costo y cumple con
el MIL-STD-188-110A y soporta tasas de transmisión de hasta 4800 bps
con tres interleavers posibles. Está pensado para canales de HF con
condiciones
de
atenuación
y
dispersión
severas
mediante
una
ecualización poderosa, esquemas de corrección, seguimiento y corrección
de error.
c)
Sistemas de comunicaciones
1.
Rohde & Schwartz
El transceptor RS150T®
en su configuración básica es capaz de
transmitir datos en morse, voz y teletipo. Dispone de diversas clase de
emisión como
SSB (USB, LSB), ISB, AME, CW, FSK, AFSK, Fax
meteorológico y FM. Opera en las bandas 1,5 MHz a 30 MHz para TX, 10
kHz to 30 MHz para RX, con 401 canales libremente programables.
Cumple los estándares militares MIL-STD-810 para el medio ambiente,
MIL-STD-461 y EN50081/50082 para la compatibilidad electromagnética
Pág. 197
(EMC).Viene con un sistema ALIS de configuración automática del enlace
o ALE según el estándar MIL-STD-188-141B, App. A+B.
Ilustración IV-6 HF Transceiver R&S RS150T
Sus aplicaciones típicas son la transmission de fax y teléfonía de onda
corta y transmisión de imágenes y datos de computadora de hasta 9600
bps. El cumplimiento con estándares internacionales aseguran la
transmisión rápida y segura de datos, como así de mensajes con el uso
del software PostMan®
de correo electrónico, para ser integrado en
sistema
de
multimediales
alcance
global
e
independiente
de
infraestructuras existentes.
El procesador ALE GS2200® fija automáticamente el enlace de
radiocomunicaciones óptimo, mientras que es posible transmitir datos
hasta 9600 bps mediante el uso del módem interno GM2200®. Este
último tiene formas de onda seleccionables de los estándares de R&S,
como MIL-STD-188-110B and STANAG 4285/4529., lo que permite la
transmisión de datos del equipo terminal, como máquinas de fax, cámaras
color de imágenes fijas o lentas, o una PC.
2.
Rockwell Collins
Es
una
empresa
canadiense
con
décadas
de
experiencia
en
comunicaciones y provisión de equipos tácticos militares, como de
aplicaciones comerciales.
Pág. 198
La plataforma SDCP 2000 Mk II es un sistema de comunicaciones
configurable por software. Está diseñada para proporcionar una gran
variedad de funcionalidades como control de relevos de nodos de subred
y módem para HF/VHF/UHF, unidad de interfaz remota de radio (RRIU)
para transformar a una radio convencional en un equipo de radio
direccionable por IP, y Administrador de tráfico IP, como un Proxy de TCP
mejorado.
Ilustración IV-7 Rockwell Collos SDCP 2000 Mk II
En conjunto con el PDT-1000 High Data Rate High Frequency
(HF) Modem, pueden enviarse datos de hasta 9600 bps con ondas
atmosféricas y 16 Kbps con ondas terrestres.
Pág. 199
V. CONCLUSIONES
La sociedad, su desarrollo tecnológico y cultural se han debido a la
capacidad de comunicación con que contamos los seres humanos. El
intercambio de los conocimientos mediante la transmisión oral en los
inicios, con el advenimiento de la escritura luego, han impulsado desde
sus inicios a las civilizaciones humanas. Por ello las comunicaciones han
sido de vital importancia tanto en tiempos de guerra, como durante la paz
y de esta manera se está permanentemente en la búsqueda de mejores y
más simples métodos de transmisión de la información.
A partir del descubrimiento de las comunicaciones inalámbricas hace
más de un siglo, se logró una revolución en las comunicaciones y por lo
tanto en las actividades humanas, ya que la posibilidad de establecer una
comunicación a distancias considerables en tiempo real se volvió común y
al alcance de cualquier persona, con la consecuente modificación de los
paradigmas culturales.
Con la creciente necesidad de transmisión de información y la explosión
de las redes de banda ancha y las redes inalámbricas, acontecidas
durante las últimas décadas, existe una vastedad de territorios que se han
incluido en la presente era de las comunicaciones. Pero también hay
grandes extensiones que por su lejanía con centros urbanos o vías de
transporte, o por la geografía han quedado aisladas y excluidas de este
crecimiento.
Las tecnologías inalámbricas suplen en gran medida este déficit, con la
particularidad de la relativa independencia de la infraestructura existente y
las condiciones del terreno. En este sentido, los enlaces satelitales han
conseguido llevar a sitios remotos las redes de comunicación disponibles
solo en las grandes urbes, pero adolecen del inconveniente de los
Pág. 200
exorbitantes costos de la fabricación y puesta en órbita de los equipos de
comunicación, como de las limitaciones que estas condiciones imponen.
También padecen muchos de los efectos indeseados de los enlaces de
radio convencionales, ya que por tratarse también de señales de
radiofrecuencia, pueden ser influenciadas por factores externos, tanto
naturales como antropogénicos. A ello se agrega que son pocas las
empresas que brindan estos servicios y por lo tanto hay una dependencia
muy fuerte no solo de las condiciones económicas, sino también de
cuestiones políticas y sociales de ingerencia global.
El uso de enlaces de radio de frecuencias elevadas, como las
microondas, suelen ser muy competitivos en cuanto a prestaciones,
costos y alcance en enlaces puntuales o redes pequeñas, pero cuando se
trata de redes de gran cobertura espacial, con elementos móviles o en
zonas con una orografía compleja, presentan serias limitaciones debido a
las naturales condiciones de propagación propias de las ondas
electromagnéticas a esas frecuencias, y si bien actualmente se están
haciendo importantes mejoras en este tipo de servicios, las mismas son
rentables solo cuando la densidad de usuarios así lo justifica.
Históricamente los enlaces radiales nacen operando a frecuencias
menores a las citadas en los párrafos anteriores, por las limitaciones
tecnológicas de la época, pero también porque se descubrió que a estas
frecuencias se lograban grandes alcances, por lo que se requiere de poca
infraestructura para cubrir grandes distancias, algo que en el desarrollo
inicial de las comunicaciones radiales era de capital importancia.
Lamentablemente estas comunicaciones dependen en gran medida de las
condiciones de propagación y por lo tanto de los fenómenos atmosféricos
y solares.
Pág. 201
Diversos desarrollos y técnicas de mejora en la calidad de los enlaces, el
incremento en la seguridad de la información transmitida en forma
inalámbrica tan vulnerable, así como los avances en el desarrollo del
procesamiento digital de los datos se han aprovechado para solucionar o
mitigar muchas de las falencias que la transmisión a estas frecuencias
presentaba.
El uso de procesadores digitales para el establecimiento y mantenimiento
automático de los enlaces, buscando en las mejores condiciones de
propagación y corrigiendo en tiempo real los parámetros de las
comunicaciones en diferentes elementos de la red en tiempo real, no solo
han
mejorado
ostensiblemente
la
calidad
y
confiabilidad
de
la
comunicación, sino que más importante aún, no requieren que el operador
del sistema de radio sea un experto, poniéndolo al alcance de cualquiera
con una capacitación mínima. El uso de protocolos de comunicación y la
digitalización de la información garantizan la integridad de la misma en el
extremo remoto, la diversidad de los tipos de información que puede ser
traficada y las bases para el desarrollo de nuevas aplicaciones.
Sobre estas premisas, la transmisión de datos en sistemas de radio de
Alta Frecuencia (HF) aparece como adecuada para proporcionar
conectividad hacia y dentro de redes de datos para aplicaciones que
pueden tolerar su ancho de banda relativamente bajo y disponible en la
actualidad para los módems de HF. Estas implementaciones incluyen
ciertamente las aplicaciones orientadas a texto, las cuales con los
poderosos algoritmos de compresión actuales mitigan la baja tasa de
transferencia de la banda de HF, en comparación con los equipos y redes
cableadas o inalámbricas en la banda de las microondas. Los archivos de
audio
o
la
voz
digitalizada
también
pueden
ser
comprimidos
sustancialmente. En cambio las imágenes fijas o el video son algo más
difíciles de acomodar sin incurrir en una larga transferencia de archivos,
Pág. 202
provocando una congestión significativa en las redes de HF, aunque día a
día hay avances en ese sentido.
Gracias al desarrollo de estándares de gran difusión, se ha logrado una
compatibilidad en los sistemas de automatización y la interoperabilidad
con redes de datos e Internet y la integración de las redes de HF con la
infraestructura de información internacional debería ser natural. La
mayoría del software necesario para los protocolos extremo-a-extremo y
de enrutamiento e interconexión de redes está disponible en forma libre o
comercial, con interfaces conocidas y documentadas, así como un
profundo conocimiento en su implementación y operación. Puede ser
necesario el desarrollo de nuevo software requerido solo para
implementaciones o algoritmos de control de estaciones y enrutamiento
específicos de HF. También existe la necesidad de desarrollo de
hardware específico de HF apuntado a computadores personal de
escritorio, como portátiles, que pueden beneficiarse de la madurez de los
desarrollos para otras aplicaciones inalámbricas.
Hay placas de PC que incluyen una interfaz para Ethernet y módem de
fax y datos integrados. No es descabellado suponer que en un futuro no
muy distante la tecnología de HF descripta en el presente trabajo esté
disponible conjuntamente con otros accesos inalámbricos integrándolos
en un mismo equipamiento, inclusive para computadoras tipo Palmtop,
completamente funcionales para trabajar como gateways de HF.
El proceso de diseño de un sistema de transmisión de datos mediante el
uso de radio de HF no es dificultoso si se efectúa la planificación
adecuada y el implementador del sistema comprende cabalmente los
alcances de lo que se quiere lograr y las limitaciones de la tecnología.
Pág. 203
Con un sistema básico puede combinarse la transmisión de datos, junto
con la transmisión de voz, en forma analógica haciendo uso de los
equipos de radio solamente, ya que en forma digitalizada, comprimida y
eventualmente encriptada, es tratada de la misma forma que cualquier
otro tipo de información susceptible de ser transmitida en forma de datos
digitales.
Siendo el ancho de banda de un canal de HF en Banda Lateral Única
convencional es de 4 KHz, si se transmiten datos simplemente
conmutando la señal portadora en algunas de sus características, la tasa
de transferencia típica suele ser de 75 a 150 bits por segundo. Es por ello
que se implementan medidas que mejoran el rendimiento del canal
mediante el uso de sistemas de modulación complejos, así como de
compresión de datos y encabezados de los protocolos de comunicación
de alto nivel utilizados. De esta manera es posible obtener tasas de
transferencia de 4.800 bps con sistemas de modulación multinivel y, en
teoría, tasas de transferencia de datos de 19.200 bps con algoritmos de
compresión adecuados.
Aunque a primera vista esta parece una velocidad baja, es comparable a
la obtenida con un sistema dial-up telefónico y suficiente para una gran
variedad de aplicaciones, teniendo en cuenta que se ha previsto para su
utilización en regiones alcanzables por pocas tecnologías. Para
necesidades de mayor demanda de ancho de banda, hay que considerar
el uso de otros sistemas.
Los productos disponibles comercialmente ofrecen tasas de transferencia
entre 4.800 y 9.600 bps para mensajería simple o transmisión de textos
con compresión básica.
Una forma de optimizar el uso del espectro radioeléctrico es la
implementación de transmisiones del tipo Multicast cuando se quieran
Pág. 204
alcanzar más de una estación, de forma que es transmitido un único
conjunto de datos para un grupo más o menos numeroso de receptores,
en lugar de múltiples transmisiones.
Otro parámetro característico de todo tipo de sistemas de transmisión de
datos es la latencia, que ejerce una fuerte influencia para cierto tipos de
datos. Este término sirve para designar el retardo entre un suceso, como
el envío de datos y los efectos del mismo, la recepción de los mismos. En
el caso de las comunicaciones radioeléctricas, este parámetro suele ser
altamente dependiente del medio y en el caso particular de la banda de
HF, debido a que las trayectorias de propagación de las ondas difieren en
buen grado en función de una multiciplicidad de factores ambientales,
suele ser bastante variable. Su orden de magnitud varía entre los 100ms
a 4 segundos, dependiendo del modo de transmisión y la longitud de las
estructuras de datos, siendo típicamente de aproximadamente 2
segundos.
Los sistemas ALE y LQA, el modo de control de acceso al medio (MAC),
así como la transmisión por espectro disperso, minimizan la dispersión de
la latencia, por lo que es de suma importancia un análisis exhaustivo de
las necesidades del tráfico, a fin de seleccionar e implementar un sistema
acorde a ellas.
Pág. 205
APÉNDICE
ELEMENTOS DE UN SISTEMA RADIO HF
1.
Introducción
Los componentes primarios de un sistema de radio HF se dividen en tres
grupos: transmisor, receptor y antenas. En muchos equipos de radio el
transmisor y receptor están contenidos en una misma unidad,
denominada transceptor. En grandes sistemas fijos, las estaciones
transmisoras
y
receptoras,
es
costumbre
que
estén
separadas,
controladas normalmente de un tercer sitio remoto.
2.
Grupo transmisor
A pesar que los transmisores varían ampliamente en su configuración,
básicamente consisten en un excitador y un amplificador de potencia. En
la figura se muestra un diagrama simplificado de un transmisor de HF
típico.
Ilustración A-1: Esquema de un sistema transmisor de radio HF típico
El excitador sintetiza una señal portadora, que tiene una de sus
propiedades modulada por una señal frecuencia menor derivada de la
fuente de información como un micrófono. La señal resultante es
Pág. 206
convertida en frecuencia para ser transmitida. El amplificador de potencia,
aumenta la potencia de salida de la señal al nivel deseado para la
transmisión, antes de ser enviado a la antena transmisora a través del
cable. El transmisor también puede contener filtros de manera de limpiar
la señal de salida. Un filtro pasa banda elimina el ruido, señales espurias
y armónicos generados en el excitador o las frecuencias armónicas
provenientes del amplificador de potencia. Este proceso reduce las
interferencias entre canales adyacentes.
3.
Grupo receptor
Todos los sistemas receptores modernos incluyen un amplificador y filtro
de radiofrecuencia (RF) de entrada, una serie de convertidores de
frecuencia y amplificadores de frecuencia intermedia (IF), un demodulador
y oscilador local sintetizador de frecuencias, como se ve en la siguiente
figura.
SEÑAL DE
ENTRADA
0-30
MHz
109,35
MHz
10,7
MHz
455
KHz
Detector
AUDIO O DATOS
DE SALIDA
SINTETIZADOR DE FRECUENCIA
Ilustración A-2: Esquema de un sistema transmisor de radio HF típico
El receptor selecciona la señal deseada, la amplifica a un nivel adecuado
y recupera la información a través del proceso de desmodulación, por el
cual la señal original modulante es recompuesta a partir de la señal
portadora modulada. En los equipos contemporáneos, muchas de estas
funciones son realizadas digitalmente.
De manera de eliminar el ruido y filtrar señales indeseadas, en las etapas
de entrada de RF a veces se incorpora un preselector sintonizable o filtro
Pág. 207
pasa banda. La señal filtrada es entonces amplificada y convertida a otra
frecuencia para su posterior procesamiento.
Pero el proceso de filtrado no termina aquí, ya que la señal recibida es
amplificada y filtrada varias veces más a diferentes frecuencia
intermedias. la amplificación dada en estas etapas es variable y depende
de la intensidad de la señal recibida.
El demodulador produce una señal de audio o datos en la banda de
audiofrecuencias (AF), o banda base, que luego es llevada a una interfaz
con otros equipos. Debido a que la potencia de la señal de entrada puede
no ser constante, la etapa demoduladora produce un nivel de tensión
proporcional al nivel de RF de la señal de entrada. Para compensar los
cambios en esta señal, esa tensión es realimentada a los amplificadores
de RF e IF para lograr un control automático de ganancia.
4.
Grupo de antenas
La antena es uno de los elementos más críticos en un circuito de radio.
Se verán los tipos de antenas principales y su aplicación.
a)
Parámetros y características de las antenas.
Algunos de los términos más comunes para describir las antenas son:
impedancia, ganancia, patrón de radiación, ángulo de elevación y
polarización.
1.
Impedancia
Cada antena tiene una impedancia de entrada que es la carga que es
aplicada al transmisor. Esta impedancia depende de muchos factores,
como el diseño de la antena, la frecuencia de operación y ubicación de
ésta respecto a los objetos a su alrededor.
Pág. 208
El desafío básico en las telecomunicaciones es encontrar la forma de
obtener la mayor potencia posible, cuando y donde se necesita, para
generar y transmitir señales. La mayoría de los transmisores están
diseñados para proporcionar máxima eficiencia y potencia de salida en
una carga de 50 ohm. Algunas antenas como las logarítmicas periódicas
pueden proveer una carga de 50 ohms sobre un rango muy grande de
frecuencias, por lo que se las puede conectar directamente al transmisor.
Otras antenas, como los dipolos, látigos y de cable tienen impedancias
que varían ampliamente con la frecuencia y el entorno, por lo que en ese
caso se una un acoplador sintonizado. Este dispositivo se inserta entre el
transmisor y la antena para modificar las características de la carga
presentada al transmisor de forma de transferir la máxima energía a la
antena.
2.
Ganancia
La ganancia de una antena es una medid de su directividad, su capacidad
de enfocar la energía. La ganancia se determina comparando el nivel de
la señal recibida en relación a una antena isotrópica, que irradia igual en
todas las direcciones. La ganancia se puede expresar en dBi. La ganancia
de la antena de transmisión afecta directamente las necesidades de
potencia.
3.
Patrón de radiación
Adicionalmente a la ganancia, los operadores de radio deben conocer el
patrón de radiación de una antena para la transmisión óptima de señales.
El patrón de radiación está determinado por la configuración del diseño de
la antena y es fuertemente influenciado por su ubicación respecto del
suelo u otros objetos en las proximidades como edificios, galpones o
árboles. En la mayoría de las antenas el patrón de radiación no es
uniforme, por lo que debe ser caracterizado mediante diagramas en los
Pág. 209
planos horizontal y vertical, que muestran la ganancia de la antena en
función de el ángulo de elevación (patrón vertical) y el ángulo de azimut
(patrón horizontal).
Ilustración A-3: Ejemplos de diagramas de radiación en una antena direccional
Los patrones de radiación son dependientes de la frecuencia, por lo que
se requieren los diagramas a diferentes frecuencias para caracterizar
totalmente el patrón de radiación de una antena.
4.
Ángulo de elevación o despegue
Para la determinación del alcance de comunicación, el ángulo de ataque
es un factor muy importante. Este se define como el ángulo entre el lóbulo
principal del patrón de la antena y el plano horizontal. Los ángulos bajos
de despegue se usan para comunicaciones de largo alcance, mientras
que ángulos elevados son usados para alcances menores.
Pág. 210
5.
Polarización
La orientación de la antena respecto al suelo indica su polarización. La
mayoría de las antenas de HF se polarizan vertical u horizontalmente. Las
antenas polarizadas verticalmente producen ángulos de despegue bajos,
y por lo tanto, apropiados para ondas terrestres o enlaces de ondas
atmosféricas de largo alcance. La desventaja principal de las antenas
verticales es su sensibilidad a la conductividad del terreno y los ruidos
generados localmente. Se hace necesario utilizar un apantallamiento de
tierra para obtener mejores resultados.
Una antena polarizada horizontalmente es más independiente de la
conductividad del terreno y es menos afectada por el ruido local, que las
antenas verticales.
Para propagación mediante ondas terrestres, tanto la antena transmisora
como la receptora deben tener la misma polarización. En la propagación
atmosférica la polarización no necesariamente tiene que ser la misma, ya
que durante la refracción ionosférica cambia la polarización de la señal.
b)
Tipos de antenas
Existe una incontable variedad de antenas por lo que se citarán solo los
tipos más comunes.
1.
Látigo
La antena látigo vertical es la más adecuada para circuitos de onda
terrestre, ya que por ser un monopolo de ¼ de longitud de onda es
omnidireccional en el plano horizontal, tiene ángulo de despegue bajos y
está polarizada verticalmente. En la figura se muestra el patrón vertical de
una antena de látigo.
Pág. 211
Ilustración A-4: Diagrama de radiación vertical típico de una antena de látigo
Se puede mejorar la directividad de una antena de látigo simplemente
ubicando una segunda antena de látigo ubicada paralelamente a una
distancia adecuada (¼ de longitud de onda).
2.
Dipolo
Uno de los tipos más versátiles de antenas de HF es el dipolo de ½
longitud de onda, que consiste básicamente en un alambre de longitud
equivalente a la mitad de la longitud de onda de la señal transmitida.
El dipolo puede orientarse para proporcionar tanto polarización vertical
como horizontal. La figura muestra una antena dipolo horizontal con
alimentación
central.
El
patrón
de
radiación
puede
dramáticamente en función de la distancia desde el suelo.
Pág. 212
cambiar
Ilustración A-5: Antena de dipolo horizontal
Los dipolos verticales suelen ser utilizados en embarcaciones o vehículos.
3.
“Vee” invertida
Es un tipo de dipolo que brinda una combinación de radiación horizontal y
vertical., con radiación onmidireccional. Ver figura.
Ilustración A-6; Antena "Vee" invertida
Pág. 213
4.
Direccionales
Estas varían desde un simple dipolo de alambre a arreglos multi
elementos elaborados, que incluyen los sistemas logarítmicos periódicos
verticales u horizontales, como se ve en la siguiente figura.
Ilustración A-7: Antena logarítmica periódica
Las antenas direccionales suelen usarse en enlaces punto a punto. En
sistemas con estaciones dispersas que requieren enlaces punto a punto,
es necesario contar con antenas rotativas direccionales.
Las comunicaciones entre estaciones relativamente cercanas que utilizan
ondas atmosféricas, requieren de antenas especialmente diseñadas para
este propósito, ya que estas antenas de incidencia cercana a la vertical
para ondas atmosféricas (near vertical incidences sky wave antennas NVIS) tienen un ángulo de despegue muy elevado, para radiar la energía
directamente hacia arriba. Estas señales son refractadas a la tierra con un
patrón circular. Estas antenas proporcionan una cobertura omnidireccional
con un radio de aproximadamente 600 Km.
Pág. 214
GLOSARIO
ACK: Abreviación por acknowledge character.
acknowledge character (ACK): Caracter de control de transmisión enviado por
la estación receptora como respuesta confirmativa a la estación transmisora.
Nota: Un caracter de control también puede usarse como un caracter de control
de precisión.
acknowledgement: Reconocimiento.1. Respuesta enviada por el receptor para
indicar la recepción exitosa de una transmisión. 2. Mensaje del llamado para
informar al llamante que su mensaje ha sido recibido y comprendido.
Adaptativo: (adaptive). El proceso asociado con la alteración automática de los
parámetros y/o la configuración del sistema en respuesta a las condiciones de
propagación variables del canal y al ruido externo.
adaptive routing: Proceso de encaminar llamadas basado en el estado de la red.
administración de red: Grupo de funciones de gestión que proveen servicios de
soporte, aseguran el uso eficiente de la red y el cumplimiento de objetivos
preestablecidos.
Nota: la administración de la red pude incluir actividades como la asignación de
direcciones, protocolos y tablas de enrutamiento, y configuración del servicio de
directorio.
ALE (automatic link establishment): Establecimiento automático del enlace. 1.
En radio de alta frecuencia (HF), la capacidad de la estación de hacer contacto o
iniciar un circuito entre si misma y otra estación de radio especificada, sin la
ayuda de un operador humano, usualmente bajo el control de un procesador. 2. En
radio HF, el sistema de control del enlace que incluye búsqueda, llamada
selectiva, sondeo y selección del canal de transmisión automática, mediante el uso
del análisis de calidad de los datos.
ARQ (automatic repeat request): Solicitud de repetición automática. En
comunicaciones de datos por radio, el método para garantizar la entrega de
mensaje a la estación de destino, a través del envío al originante de un mensaje de
confirmación.
arquitectura de red: 1. Principios de diseño, configuración física, organización
funcional, procedimientos operacionales y formato de datos usados como bases
para el diseño, construcción, modificación y operación de una red de
comunicaciones. 2. Estructura de una red de comunicaciones existente.
autobaud: Es una forma de onda donde no es necesario que el receptor tenga
exacta idea de la forma de la onda o el tamaño del bloque de entremezclado para
recibir una señal correctamente. Estos datos se incluyen en el encabezado de la
trama.
Pág. 215
availability: Disponibilidad. 1. El grado en que un sistema, subsistema o equipo
es operativo y se encuentra en un estado dedicado al inicio de una misión.
Matemáticamente expresado es igual a la indisponibilidad menos 1. 2. La relación
entre: El tiempo total que una unidad funcional es utilizable en un intervalo dado,
AWGN (additive white gaussian noise): Ruido blanco gaussiano aditivo.
Sinónimo: ruido blanco.
backscattering: 1. Propagación de ondas de radio en dirección opuesta a la de la
señal incidente y de las ondas dispersas. 2. En óptica es la dispersión de la luz en
sentido opuesto a la original.
banda ancha: 1. Propiedad de cualquier instalación, equipo, canal o sistema de
comunicación en el cual el rango de frecuencias usada para la transmisión es
mayor que el 0,1% de la frecuencia central. Usualmente se lo usa para distinguirla
de banda angosta (narrowband). 2. En sistemas de seguridad de comunicaciones,
frecuencia s que exceden el canal telefónico nominal de 4 KHz. Sinónimo:
broadband, wideband.
banda vocal: Sinónimo: frecuencia vocal.
BER (bit error ratio): tasa de error de bit. Es el número de bits erróneos dividido
por el total de bits recibidos, transmitidos o procesados en un periodo de tiempo
estipulado
broadband: Banda ancha. Sinónimo: wideband,
broadcast: Operación de difusión. Transmisión de señales que son recibidas
simultáneamente por todas las estaciones, usualmente sin necesidad de
reconocimiento
buffer: 1. Rutina o medio de almacenamiento intermedio utilizado para
compensar diferencias entre flujos de datos, tiempo de ocurrencia de eventos o
formatos de transmisión de los datos entre dos dispositivos. 2. El uso de buffers.
3. Circuito de aislamiento, usualmente un amplificador, usado para minimizar la
influencia de un circuito conducido sobre el conductor.
capacidad: Máximo tráfico por unidad temporal que un sistema, subsistema,
dispositivo o medio es capaz de transportar bajo circunstancias específicas.
CAS (channel access sublayer): Subcapa de acceso al canal. La subcapa
encargada de acceder al medio físico, verificar la entrega y evitar colisiones. al
medio físico de la arquitectura STANAG 5066.
chirpsounding: Sondeo por barrido lineal o modulación lineal de FM que
consiste en reenviar señales de prueba de HF de baja potencia por las trayectorias
de comunicación.
CFTP (compressed file transfer protocol): Protocolo de transferencia de
archivos comprimidos. Aplicación estándar del cliente IP de la arquitectura
STANAG 5066.
Pág. 216
Confiabilidad: (reliability) 1. Probabilidad que se alcance un comportamiento
especificado. 2. La capacidad de un elemento de realizar una función requerida
bajo condiciones establecidas por un periodo de tiempo. 3. Disponibilidad
continua de un servicio de comunicaciones en condiciones normales de
funcionamiento y bajo situaciones de emergencia, con interrupciones mínimas.
congestión: 1. En un nodo de comunicaciones, el estado o condición que
acontece cuando más usuarios de lo que el nodo es capaz de manejar intentan
simultáneamente. 2. En sistemas saturados, cuando existe demanda adicional del
servicio.
CRC (ciclic redundancy check): Verificación por redundancia cíclica. Método
de detección de errores utilizado comúnmente en protocolos de transferencia de
datos.
CSMA (carrier sense múltiple access): Acceso múltiple por sensado de
portadora. En comunicación de datos, un método de acceso al medio de
transmisión común a todas las estaciones, consistente en la verificación de la
inexistencia de otras transmisiones para evitar colisiones.
DSR (data signaling rate ): Tasa de señalización de datos. La tasa conjunta a la
que los datos pasan un punto en el trayecto de transmisión de un sistema.
Nota 1: DSR usualmente se expresa en bits por segundo.
delay: Ver: Retardo.
diversidad: Método de transmisión, recepción o ambos, en que los efectos del
desvanecimiento son minimizados por el uso simultáneo de dos o más sistemas,
separados espacialmente, en frecuencia o fase.
dwell: Residencia es el tiempo durante el cual la búsqueda de canales se detiene
en un canal o frecuencia determinados. Un grupo de detención es un conjunto de
estaciones que escuchan durante un periodo de tiempo en el mismo canal en
forma sincronizada. En la comunicación por saltos de frecuencia, se le denomina
así al tiempo durante el cual el sistema permanece operando en una frecuencia
nominal dentro del conjunto de frecuencias que conforman el conjunto de salto.
DTS (data transfer sublayer): Subcapa de transferencia de datos. En la
arquitectura STANAG 5066, la subcapa más cercana al medio físico.
e-mail (electronic mail): Correo electrónico. Medio electrónico de
comunicaciones en el cual usualmente se transmite texto y las operaciones
asociadas.
ecualización: Mantenimiento de las características de la función de transferencia
de un sistema dentro de los límites especificados mediante la modificación de
parámetros de un circuito.
enlace: (link). 1. Las instalaciones de comunicación entre nodos adyacentes de
una red. 2. Porción de un circuito en serie con otras porciones. 3. Trayecto de
radio entre dos puntos. 4. En comunicaciones, es un término general usado para
Pág. 217
indicar la existencia de elementos de comunicación entre dos puntos. 5. Circuitos
lógicos, virtuales o conceptuales entre dos usuarios de una red, que les permite
comunicarse aún cuando se usen trayectos físicos diferentes.
enrutamiento jerárquico: (hierarchical routing) Enrutamiento basado en
direccionamiento jerárquico, como IP que divide la dirección en una porción de
red y otra de host.
erlang: Unidad adimensional del promedio de la intensidad de tráfico (ocupación)
de una instalación durante un periodo determinado, generalmente una hora.
Nota 1: Es un número entre 0 y 1, inclusive, expresada como la relación entre el
tiempo de la máxima ocupación al tiempo en que se halla disponible
Nota 2: El tráfico de comunicaciones de un servicio, expresado en erlangs,
equivale al promedio de la intensidad de tráfico en un periodo de tiempo
determinado.
FRAP (file receipt acknoledgemente protocol): Protocolo de confirmación de
transferencia de archivos. Protocolo de aplicación de cliente IP en la arquitectura
STANAG 5066, usada para la transferencia de archivos de gran tamaño.
frecuencia vocal: (VF – Voice frequency). Relativo a aquellas frecuencias dentro
del rango de audio utilizada para la transmisión de voz. En telefonía la banda de
frecuencias entre 300 a 3.400 Hz, usualmente se usa un ancho de banda de 4 KHz.
En sistemas de radio es de 3 KHz. Sinónimo: Banda vocal.
gestión de red: Ejecución de un conjunto de funciones necesarias para controlar,
planificar, ubicar, desplegar, coordinar y monitorear los recursos d una red de
telecomunicaciones, inclusive las funciones de planificación de la red, selección
de frecuencias, enrutamiento predeterminado de tráfico, distribución de claves,
gestión de la configuración, manejo de fallas y seguridad y las funciones
contables. No incluye los equipos terminales del usuario.
handshaking: es un proceso automático de negociación entre sistemas de
comunicación que fija dinámicamente los parámetros de un canal de
comunicación establecido entre dos entidades antes de la comunicación normal
comience. Sigue al establecimiento del enlace físico y precede a la transferencia
normal de información.
HDLC (high-level data link control): Protocolo de transferencia de datos
genérico, consistente en el envío de tramas asincrónicas y elementos de control y
detección de errores.
HF: Abreviación de high frequency, alta frecuencia. Frequencias desde 3 MHz a
30 MHz.
HF-WTRP (high frecuency wireless token ring protocol): Protocolo de paso de
testigo inalámbrico para HF. Protocolo de transferencia de datos que conforma
una anillo lógico para el control de acceso al medio a fin de evitar contiendas.
Pág. 218
HMTP (HF mail transfer protocol): Protocolo de transferencia de correo sobre
radio HF. Variación del protocolo SMTP para envío de correo electrónico para
adaptarse a las condiciones de un sistema inalámbrico de radio HF.
ICMP (internet control message protocol): Protocolo de mensajes de control de
internet. En la arquitectura TCP/IP, el protocolo encargado de transmitir
información de estado y control de la red y sus elementos.
interleaving: Intercalado de bits. 1. Proceso usado en el multiplexado por
división en el tiempo cuando los bits individuales originados en diversas fuentes –
canales de baja velocidad - son combinados (de a un bit de cada canal por vez) en
un único flujo de bits de mayor velocidad. 2. El proceso de aleatorización del flujo
de datos para reducir la tasa de error
interfaz: 1. Punto de interconexión entre dos entidades, de características
conocidas y comunes para facilitar la interconexión entre ellas, aún cuando
provengan de distinto origen. 2. Límite compartido, definido por características
físicas de interconexión en común, características de señal, y significados de las
señales intercambiadas.
interfaz de red: 1. Punto de interconexión entre el terminal de usuario y la red
pública o privada. 2. Punto de interconexión entre redes.
Interferencia intersimbólica: 1. En sistema de transmisión digitales, la
distorsión de la señal recibida manifestada en la dispersión temporal y el
consecuente solapamiento de pulsos individuales al grado que el receptor no es
capaz de distinguir entre cambios de estados o elementos individuales. La
interferencia intersimbólica atribuible a la naturaleza estadística de los
mecanismos cuánticos establece el límite fundamental de sensibilidad del receptor
2. Energía extraña de la señal en uno o más intervalos de conmutación que
interfiere con otro.
ionosfera: Parte de la atmósfera que se extiende aproximadamente entre los 70 a
500 Km de la superficie terrestre, en la cual los iones y electrones libres existen en
cantidades suficientes para reflejar o refractar ondas de radiofrecuencia.
IP (internet protocol): Protocolo de internet. 1. protocolo de transferencia de
datos, no orientado a conexión, basado en el envío de paquetes en función en las
direcciones de origen y destino. 2. Relativo a la arquitectura de protocolos
denominada TCP/IP.
jitter: En telecomunicaciones, modificación indeseada de una o más
características de una señal que se verifican en forma de variación en el tiempo de
arribo de pulsos o paquetes, provocando la distorsión del mensaje original.
LAN (local area network): Red de área local. Clasificación de las características
de una red de comunicación de datos de alcance limitado.
latencia: suma de retardos temporales dentro de una red. Un retardo es producido
por la demora en la transmisión, propagación y recepción de paquetes dentro de la
red.
Pág. 219
LQA (link quality analysis): Análisis de calidad del enlace. En radio HF
adaptativa, el proceso principal por el cual se hacen las mediciones de calidad de
señal para tomar decisiones sobre el establecimiento del enlace. LQA es
desarrollado automáticamente y basado en análisis de lecturas seudo-BER y
SINAD’s.
LSB (least significant bit): Bit menos significativo. En codificación binaria, el
símbolo de menor peso relativo.
MAC (medium access control): Control de acceso al medio. 1. En
telecomunicaciones, el mecanismo de manejo de uso del medio físico para evitar
colisión de las transmisiones. 2. En algunos protocolos, la capa o subcapa que se
encarga de gestionar el uso del medio.
MAN: 1. (metropolitan area network) Red de área metropolitana. Clasificación de
una red de datos con mayor dispersión geográfica, pero autocontenida. 2.
(management network) En la arquitectura STANAG 5066 las capas, medios y
dispositivos encargados de la gestión de la red.
módem: Acrónimo para modulador/demodulador. 1. En general, dispositivo
que modula y demodula señales. 2. En comunicaciones de datos, dispositivo que
convierte y reconvierte los datos digitales en señales cuasi-analógicas adecuadas
para su transmisión sobre canales de comunicación analógicos.
MSB (most significant bit): Bit más significativo. En codificación binaria, el
símbolo de mayor peso relativo.
MTU (maximun transfer unit): Unidad de transferencia máxima. En
comunicación de datos, la cantidad de datos que pueden ser incluidos en una
unidad de comunicación. Usualmente incluye la información de gestión y control
propia del sistema.
multipath: Fenómeno de propagación que resulta de la recepción de señales de
radio de un mismo origen que siguen dos o más trayectorias, causando
interferencia constructiva o destructiva, jitter, o fantasmas (ghosting). Las causas
suelen ser, ductos atmosféricos, reflexión y refracción ionosférica o terrestre.
MUX (multiplex): Ver: multiplexación.
multiplexación: Combinación de dos o más canales de información sobre un
medio de transmisión común.
NAK: Acrónimo para negative-acknowledge character. Ver: ACK.
narrowband: banda angosta. Cualquier señal analógica o representación
analógica de una señal digital cuyo contenido espectral esencial está limitado al
equivalente de un canal de voz de 4 KHz de ancho de banda nominal. En circuitos
de radio se unas canales de 3 KHz e ancho de banda.
NCS (net control station): Estación de control de la red 1. una estación de radio
que efectúa las funciones de control de la red, como el control de tráfico y la
Pág. 220
observación de las normas operacionales. 2. En seguridad de comunicaciones, la
estación encargada de distribuir las claves electrónicas entre los usuarios.
networking: 1. Interconexión de tres o más entidades comunicantes. 2.
Interconexión de componentes electrónicos que desarrollan funciones específicas
para similar una línea de transmisión
NVIS (near vertical incidences sky wave antennas): Antenas de ondas
atmosféricas con incidencia casi vertical.
occupancy: Ocupación de canal. La fracción del tiempo de medición durante el
cual los niveles de interferencia superan un umbral preestablecido.
orderwire: Circuito de voz o datos que se usa solo para actividades de
coordinación, control o mantenimiento. Sinónimos: engineering channel,
engineering orderwire, orderwire circuit, service channel.
paquete: En comunicación de datos, la secuencia de dígitos binarios, arreglados
en un formato específico, que es transmitido y conmutado como un todo
compuesto.
PDU (protocol data unit): Unidad de datos del protocolo. Es la estructura básica,
genérica, que se utiliza en transmisión de datos e incluye el encabezado y la carga
útil de información.
polling: 1. Control de red donde la estación de control invita a las estaciones
tributarias a transmitir en la secuencia especificada por la estación de control. 2.
En comunicaciones punto a punto o punto a multipunto, el proceso el cual las
estaciones son invitadas a transmitir de a una por vez. 3. Interrogación secuencial
de dispositivos por diversos propósitos, evitando las contiendas, determinando el
rango operacional, o disponibilidad para enviar o recibir datos. 4. En sistemas de
radio HF automatizados, la técnica de medir y reportar la calidad del canal.
POP (post office protocol): Protocolo de oficina postal. Aplicación de la
arquitectura TCP/IP encargada de la búsqueda de mensajes en el servidor de
correo electrónico.
PPP (point to point protocol): Protocolo punto a punto. Protocolo de
transferencia de datos para enlaces punto a punto entre el usuario y un nodo
adyacente de la red.
protocolo: Conjunto de reglas relacionadas a la comunicación de datos sobre un
enlace de datos.
PTT (push-to-talk): Presione para hablar. En sistema de radiotelefonía de dos
vías, el método de comunicación sobre un circuito de habla en el cual se requiere
que el locutor mantenga un interruptor presionado mientras habla.
QoS (quality of service): Calidad de servicio. 1. En comunicación de datos, las
características relativas al tipo de tráfico que se cursa por la red. 2. Servicios de
tráfico brindados por una red o una arquitectura de protocolos.
Pág. 221
Nota: Es utilizado en operación a la misma frecuencia. Sinónimo: press-to-talk.
query call: Llamada de interrogación. En radio HF adaptativa, una llamada de
establecimiento automático del enlace que requiere respuesta de aquellas
estaciones que tienen conectividad con la estación de destino especificada en la
llamada.
queue: Cola. Conjunto de ítem, como llamadas o paquetes, organizadas en
secuencia.
Nota: Las colas se utilizan para almacenar eventos ocurridos en tiempos
aleatorios y administrarlos de acuerdo a una disciplina predeterminada fija o
adaptativa.
queue traffic: Colas de tráfico. 1. Series de llamadas entrantes o salientes
pendientes de servicio. 2. En un centro de conmutación “store-and-forward”,
los mensajes salientes aguardando para su transmisión en la posición de salida
rake: Rastrillo. Técnica de procesamiento diseñada para compensar los efectos de
trayectorias múltiples mediante el rastrillaje conjunto de todas las componentes
múltiples encontradas a lo largo del trayecto de la señal. Pertenece a una clase de
técnicas de filtrado por coincidencia usada para compensar la atenuación
selectiva. Una modificación apropiada del método permite la eliminación de
interferencia intersimbólica.
Rayleigh (distribución): Desarrollo matemático, usualmente aplicado a la
distribución de frecuencia de variables aleatorias, en el caso que las variables sean
ortogonales , independientes y distribuidas uniformemente con varianza unitaria.
Rayleigh fading: Atenuación. En propagación de ondas electromagnéticas, la
atenuación por interferencia de fase causada por trayectorias múltiples y que
pueden aproximarse a una distribución de Rayleigh.
RCOP (reliable connection oriented protocol): Protocolo orientado a conexión
confiable. Aplicación de la arquitectura STANAG 5066 para transferencia de
archivos en forma confiable, con control de flujo y corrección de errores.
RTCE (real-time channel evaluation): Evaluación de canal en tiempo real. El
proceso de medir los parámetros apropiados de un conjunto de canales de
comunicación en tiempo real y usar los datos así obtenidos para describir
cuantitativamente el estado de esos canales, y de esa manera, la capacidad de
transportar determinadas clases de tráfico.
reflector: 1. En sistemas de antenas Yagi, el elemento ubicado atrás del elemento
excitador encargado de producir un patrón de radiación unidireccional. 2.
Cualquier elemento que refleje en forma total una señal electromagnética
relay: Relevo, 1. Retransmitir un mensaje recibido en una estación hacia otra.
2.Un conmutador electromagnético o semiconductor, en el cual una corriente o
tensión aplicada en los terminales o una puerta, controla una corriente o tensión en
otros terminales.
Pág. 222
retardo: 1. Periodo de tiempo en que se retrasa un evento. 2. Tiempo entre la
ocurrencia de un evento y los aspectos relacionados al mismo.
router: Enrutador. En comunicaciones de datos, la unidad funcional usada para
interconectas dos o más redes físicamente disímiles.
Nota: Los routers operan hasta en capa 3 del modelo de referencia ISO/OSI.
RTTY (radio teletype): Radio teletipo. Equipo de transmisión de datos
telegráfico mediante el uso de ondas de radio.
ruido blanco: Ruido con una distribución espectral continua y uniforme sobre
una banda de frecuencias especificada. El ruido blanco tiene igual potencia por
Hertz a lo largo de la banda de frecuencia especificada. Sinónimo: AWGN
(additive white gaussian noise). Ruido blanco gaussiano aditivo.
ruta: (route) 1. En la operación de un sistema de comunicación, el trayecto
geográfico que sigue una llamada o mensaje sobre los circuitos que se utilizan
para establecer la cadena de conexiones. 2. Determinar el trayecto que un mensaje
o llamada tomará en una red de comunicaciones. 3. La construcción de un trayecto
que una llamada o mensaje tomará en una red de comunicaciones, para ir de una
estación a otra.
SAP (subnet access point): Punto de acceso a subred. En la arquitectura
STANAG 5066, denominación genérica de las interfaces entre subcapas de
servicios.
scanning: Observación. 1. En los sistemas de telecomunicación, la evaluación de
la actividad del tráfico para determinar si es necesario procesamiento posterior.
Nota: La observación usualmente se realiza en forma periódica. 2. El proceso de
sintonizar un dispositivo a través de un determinado rango de frecuencias en
incrementos e intervalos predeterminados.
selcall: Acrónimo por selective calling. Llamada selectiva. Llamada de una
estación en la cual se envía la identificación de la llamada para señalar
automáticamente una o más estaciones remotas y establecer enlaces entre ellas.
SID (sudden ionospheric disturbance): Perturbación ionosférica repentina.
SIS (subnetwork interfaz sublayer): Subcapa de interfaz a la subred. En la
arquitectura STANAG 5066, la subcapa de manejo de acceso a las aplicaciones
de los clientes y conformación de la información para su uso en el sistema.
SMTP (simple mail transfer protocol): Protocolo simple de transferencia de
correo. Aplicación de la arquitectura TCP/IP encargada de la entrega de mensajes
en el servidor de correo electrónico.
SNR (signal-to-noise ratio): Relación señal a ruido. La relación entre la amplitud
de la señal deseada frente a la amplitud de las señales de ruido en un punto dado
en el tiempo. Se expresa como 20 veces el logaritmo de la relación de amplitudes,
denominados decibeles (dB). Se determina en términos de valor pico para ruido
Pág. 223
impulsivo y valor medio cuadrático (RMS – root mean square) para ruido
aleatorio.
Nota: Una onda espacial puede ser reflejada hacia la tierra por la ionosfera.
SHF (super high frecuency): Súper alta frecuencia. Ondas electromagnéticas de
3 a 30 GHz, utilizadas en enlaces de alcance visual, también denominadas
microondas.
SINAD (signal+noise+distortion to noise+distortion ratio): Relación
señal+ruido+distorsión a ruido+distorsión. En telecomunicaciones, método de
medición de la calidad de la señal, teniendo en cuenta la relación entre la señal y
los parámetros que la degradan.
skywave: Onda espacial. Onda de radio que viaja en sentido ascendente desde la
antena.
sondeo: 1. En sistemas de radio HF automatizados la difusión de una señal muy
breve, conteniendo la dirección o identificación de la estación, para permitir a las
estaciones receptoras la evaluación de la calidad del enlace. 2 La capacidad de
probar empíricamente canales seleccionados proporcionando una difusión
identificatoria, tipo baliza, que puede ser utilizada por otras estaciones para
evaluar conectividad, propagación, disponibilidad y seleccionar canales conocidos
para uso ulterior en comunicaciones. La señal de sondeo es una transmisión
unilateral, en un solo sentido realizada en intervalos de tiempo determinados sobre
canales desocupados.
Sondeo ionosférico: (ionospheric sounding). Técnica que proporciona
información en tiempo real de la propagación de radio de alta frecuencia en la
ionosfera, consistente en la sincronización de transmisor y receptor, midiendo el
retardo entre la transmisión y recepción que determina la altura de la capa
ionizada. También es utilizada para determinar la Frecuencia Crítica.
source quench: Amortiguación de la fuente. Técnica de control de congestión en
la cual una computadora experimentando una congestión de tráfico de datos envía
los mensajes o paquetes que causan la congestión de vuelta a la fuente, solicitando
el cese de la transmisión.
Spoofing: Es un tipo de ataque o invasión a la red donde una persona o programa
se enmascara satisfactoriamente como otro miembro mediante la falsificación de
información y así ganando acceso ilegítimo.
store-and-forward: Almacenamiento y encaminamiento. Relativo a los sistemas
de comunicación en los que los mensajes son recibidos en puntos de enrutamiento
intermedios, almacenados o grabados y luego transmitidos o encaminados, al
próximo punto de enrutamiento o al destinatario final.
SFD (sudden frequency deviation): Desviación repentina de frecuencia. Un
fenómeno de perturbación cuasi-global que afecta a las transmisiones de los
sistemas de HF de largo alcance y que acontece durante unos minutos, debido a la
aparición de destellos de rayos X provenientes del sol.
Pág. 224
SWF (short wave faces): Frentes de onda corta. Un fenómeno de perturbación
cuasi-global que afecta a las transmisiones de los sistemas de HF de largo alcance
y que acontece durante unos minutos, debido a la aparición de destellos de rayos
X provenientes del sol.
sincronismo: 1. Relación de fase constante entre grupos de eventos repetitivos. 2.
La ocurrencia simultanea de dos o más eventos en el mismo instante en una escala
de tiempo coordinada.
sincronización: 1. Obtención de una relación fija entre instantes de tiempo
significativos de dos o más señales. 2. Estado de acontecimientos simultáneos
entre dos o más señales.
TCP (transfer control protocol): Protocolo de control de transferencia. En la
arquitectura TCP/IP, el protocolo orientado a conexión encargado de la entrega
sin errores de los datos a la aplicación remota.
TDMA (time division múltiple access): Acceso múltiple por división de tiempo.
En telecomunicaciones, método de optimización de un medio de transmisión
mediante el otorgamiento de breves periodos temporales a diferentes usuarios, en
forma cíclica.
throughput: Transferencia. 1. Número de bits, caracteres o bloques pasando a
través de un sistema de comunicación de datos, o una parte de ese sistema. Se
expresa en unidades de datos por periodo de tiempo. 2. Capacidad máxima de un
sistema o canal de comunicación. 3. (Rendimiento) Medida de la cantidad de
trabajo realizado en un sistema por unidad de tiempo.
topología: Arreglo de los elemento en una red, ya sea físico, virtual o lógico.
Nota: Dos redes tienen la misma topología si la configuración es la misma, a
pesar que puedan diferir en las interconexiones físicas, distancia entre nodos,
tasas de transferencia y/o tipo de señales.
trafico: 1. Información que se mueve en un canal de comunicaciones. 2. Medida
cuantitativa del total de mensajes y su tamaño, durante un periodo de tiempo.
trayecto: (path) 1. En los sistemas de comunicación y topologías de red, una ruta
entre dos puntos. 2. En comunicaciones radiales, el camino que existe entre el
transmisor y el receptor, que puede consistir en dos o más enlaces concatenados.
3. En computación, la secuencia lógica de instrucciones ejecutadas por la
computadora. 4. En manejo de bases de datos o archivos, una serie de conexiones
físicas o lógicas entre registros o segmentos de memoria.
UHF (ultra-high frequency): Ultra alta frecuencia (300-3000 MHz) usada para
propagación de alcance visual. (Comunicaciones satelitales, radiodifusión, radar,
navegación y TV).
VHF (very high frequency): Muy alta frecuencia (30-300 MHz) usada para
propagación de alcance visual y dispersa (Televisión y radiodifusión FM).
Pág. 225
VLF (very low frequency): Muy baja frecuencia (3-30 kHz), usada en
propagación de ondas terrestres y guiado de ondas (Navegación, transmisión de
señales estándares de tiempo y frecuencia).
__________________________________________________________________
Las definiciones y siglas han sido obtenidas de las siguientes fuentes:
FED-STD-1037C, Glossary of Telecommunication Terms.
HF Communications—Science and Technology by J. M. Goodman (1992,
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NTIA Manual of Regulations and Procedures for Federal Radio Frequency
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http://glossary.its.bldrdoc.gov/fs-1037
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Ingeniería Publicaciones. Mérida, 2005.
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URL: http://www.hfindustry.com.
C. Redding and E. E. Johnson, "Linking Protection for Automated HF
Radio Networks," Proceedings of 1991 IEEE Military Communications
Conference (MILCOM ‘91), IEEE Press, New York, 1991.
URL: http://www.milcom.org
Pág. 228
C.
ESTÁNDARES APLICABLES
Resumen de estándares aplicables
Existen muchos estándares civiles y militares que pueden usarse para los detalles
al momento del studio de factibilidad.
1.
Estándares de telecomunicaciones federales
FED STD 1037 C - Telecomunicaciones: Glosario de términos de
Telecomunicaciones.
FED STD 1045 A - Telecomunicaciones: Establecimiento automático de enlace
de radio HF.
FED STD 1046/1 - Telecomunicaciones: Red automática de radio HF, Sección 1:
Básica. Controlador ALE en red.
FED STD 1049/1 - Telecomunicaciones: Operación automática de radio HF en
entornos saturados. Sección 1: Protección del Enlace.
FED STD 1052 - Telecommunications: Módems de radio HF.
2.
Estándares militares
MIL STD 187-721 C – Estándar de interfaz y comportamiento para aplicaciones
de control automático para radio HF.
MIL STD 188-110 A - Estándar de interoperabilidad y comportamiento para
módems de HF.
MIL STD 188-114 – Características eléctricas de los circuitos de intefaz
MIL STD 188-124A – Puesta a tierra, empalmes y blindajes en sistemas de
comunicaciones portátiles y de larga distancia.
MIL STD 188-141 B – Interoperabilidad y comportamiento para equipos de
radio MF y HF.
MIL STD 188-148 - (S) Estándar de interoperabilidad para comunicaciones anti
enmascaramiento (Anti-Jam AJ) en la banda de 2-30 MHZ (U).
MIL STD 461 – Requerimientos característicos de equipos ante interferencias
electromagnéticas.
MIL STD 462 – Mediciones de interferencias electromagnéticas.
MIL STD 463 - Definiciones y Sistemas de unidades, Electromagnetismo.
MIL STD 882 – Requerimientos del Programa de Seguridad del Sistema.
MIL STD 1472 – Criterios de de ingeniería de diseño para sistemas militares,
equipos e instalaciones.
3.
Manuales militares
MIL HDBK 216 - Adecuaciones y líneas de transmisión de RF.
Pág. 229
MIL HDBK 411 Control de energía y ambiental para comunicaciones de largo
alcance en la planta física.
MIL HDBK 413 – Manual de diseño para radiocomunicaciones de HF.
MIL HNBK 419 - Puesta a tierra, empalmes y blindajes en equipos electrónicos e
instalaciones.
MIL HDBK 420 – Manual de búsqueda de ubicaciones. Instalaciones de
comunicación.
4.
Estándares de ingeniería DISA (DCA)
DCAC 300-95-1 – Guía para planificadores para planos de instalaciones y diseño
de una planta física de comunicaciones de defensa.
DCAC 300-175-9 – Estándares de operación y mantenimiento eléctrico DCS.
DCAC 330-175-1 Manual de estándares de ingeniería de diseño DCS.
DCAC 330-175-1 Manual de estándares de ingeniería de instalación DCS.
Adenda nº 1: Antenas de comunicación MF/HF.
DCAC 370-160-2 Circular DCS: Búsqueda, selección de locaciones y criterios de
diseño de construcciones.
DCAC 370-160-3 Circular DCS: Búsqueda de locaciones para instalaciones de
comunicación.
DCAC 370-185-1 – Manual de aplicaciones de ingeniería, Volumen II
5.
Estándares americanos (ANSI, IEEE, TIA/EIA, NEC)
IEEE C95.1-1991 – Estándar IEEE de niveles de seguridad respecto a la
exposición humana a campos electromagnéticos de radiofrecuencias entre los 3
KHz a 300 GHz.
ANSI/IEEE STD 473-1985 – Prácticas recomendadas IEEE para la exploración
electromagnética de un sitio (10 Hz a 10 GHz).
ANSI/IEEE STD 802.11(x) – estándares para redes inalámbricas.
EIA Standard RS-232C - Interfaz entre el equipo terminal de datos y el equipo de
comunicación de datos empleando intercambio binario de datos en serie.
EIA Standard RS-258- Conectores y cables coaxiales Semiflexible con dieléctrico
de aire, 50 Ohms.
6.
Estándares internacionales (NATO, ITU-R)
STANAG 4203 – Estándar técnico para equipo de radios HF monocanal.
STANAG 4285 - Características de módems para enlaces de radio de HF de
1200/2400/3600 Bits por segundo.
STANAG 4415 - Versión muy robusta de 188-110A tono simple.
Pág. 230
STANAG 4444 - Medidas de protección electrónica por salto lento de HF.
STANAG 4481 – Sistema de difusión naval HF barco a costa.
STANAG 4529 – Versión de banda angosta para 4285 el apéndice A de tono
simple.
STANAG 4538 – Sistema de control automático de radio (ARCS).
STANAG 4539 – Equivalente sin saltos para el Anexo C de 4444
STANAG 5035 – Introducción a un sistema mejorado para comunicaciones airemar en HF, LF y UHF.
STANAG 5066 - Descripción de las comunicaciones de datos para frecuencias de
radio HF marinas.
STANAG 5066 - Formas de onda ANXG para tasas de transmisión de datos por
encima de 2400 bps.
QSTAG 733 – Estándares técnicos para equipos de radio de HF monocanal.
ITU-R RECOMMENDATION 455-1 - Transmisión mejorada para circuitos HF
de radiotelefonía.
ITU-R RECOMMENDATION 520 – Uso de simuladores de canal ionosférico
para HF.
ITU-T RECOMMENDATION V.41 – Sistema de control de errores independiente del
código.
ITU-T RECOMMENDATION V.42 – Procedimientos de corrección de errores para
DCE’s utilizando conversión asíncrona a sincrónica.
IETF rfc.821 - SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) Protocolo simple de
transferencia de correo.
IETF rfc.1144 – Compresión de encabezados TCP/IP para enlaces seriales de baja
velocidad.
IETF rfc.1548 - PPP (point to point protocol) protocolo punto a punto
IETF rfc.1939 - POP3 (post office protocol) protocolo de oficina postal entubado
(pipelined).
IETF rfc 1950 – ZLIB. Especificación de formato de compresión de datos.
IETF rfc 1951 – DEFLATE. Especificación de formato de compresión de datos.
IETF rfc 1952 – Gzip. Especificación de formato de compresión de datos.
IETF rfc 2449 - Mecanismos de extensión POP3.
IETF rfc 2508 – Compresión de encabezados UDP/IP para enlaces seriales de baja
velocidad.
IETF rfc 2920 - Extensiones de servicio SMTP para comandar el entubado.
Pág. 231
IETF rfc 3095 - ROHC (robust header compresión) compresión robusta de
encabezados.
IETF rfc 3173 - IPComP, (IP payload compresión protocol) protocolo de
compresión de carga útil de IP.
IETF rfc 3626 – OLSR (optimizad link state routing) protocolo de enrutamiento
optimizado por estado del enlace.
Pág. 232
NOTAS
1 JOCYTUM 1 – 2002. Aplicaciones en PACKET: Packet AVL, Packet
Mail y Packet Ambiental. Jorge L. Favier et al.
JOCYTUM 2 – 2003. Estación de Packet Radio de la UM: Packet Mail.
Jorge L. Favier et al.
2 http://www.um.edu.ar/nuke6/article.php?sid=189.
3 El código BAUDOT, denominado así por su inventor Émile Baudot,
data de 1874 y es un conjunto de caracteres conocido como Alfabeto
Telegráfico Internacional n° 1, ya sin uso, que utilizaba una codificación
de 5 bits por carácter.
Fue modificado alrededor de 1901 por Donald Murray y posteriormente
una nueva modificación conocida como Alfabeto Telegráfico
Internacional n° 2 (International Telegraph Alphabet Nº 2 – ITA2) aún
en uso en ciertas aplicaciones.
4 www.amsat.org.ar
5 Mustafa Ergen, Duke Lee et. al., “Wireless Token Ring Protocol”,
University of California, Berkeley, CA 94720, USA
Pág. 233

Transmisión de datos para estaciones móviles en la banda de HF

Transcripción

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