Ajuste de rango: Las redes inalámbricas pueden soportar su velocidad máxima o su alcance máximo, pero no ambas al mismo tiempo. La señal inalámbrica se vuelve más débil a medida que se aleja del transmisor. Si la señal inalámbrica entre dos dispositivos inalámbricos conectados no es lo suficientemente fuerte, el protocolo inalámbrico reduce su velocidad de transmisión, utilizando un protocolo más robusto pero más lento con el fin de mantener la conexión. Una vez establecido, el nuevo valor más bajo que se obtiene se convierte en la nueva velocidad máxima para esa conexión.

Interferencia: vehículos en rápido movimiento, paredes sólidas y edificios, y el mal tiempo pueden dificultar la transmisión de señales inalámbricas en el entorno al aire libre. La intensidad de señal reducida reducirá el rendimiento del sistema, como el sistema inalámbrico reduce la velocidad de transmisión con el fin de mantener la conexión.

Múltiples usuarios: Wireless es fundamentalmente un medio compartido (por el aire). El ancho de banda total disponible a partir de un único punto de acceso o estación base debe ser compartido entre varios usuarios y como consecuencia produce velocidades más bajas en la práctica. En las zonas ocupadas, como el centro de la ciudad y del estadio de fútbol, ??la capacidad de la red puede ser fácilmente abrumada por el gran número de usuarios, a menos que el operador instale más transmisores móviles para hacer frente a la demanda excepcional.

A pesar de sus limitaciones, las redes inalámbricas se han convertido en una parte esencial de las comunicaciones modernas. Han revolucionado la forma en que podemos usar los ordenadores y los dispositivos móviles, tanto en el hogar y la oficina, como cuando estamos fuera de casa.

Sin embargo, creemos que las redes inalámbricas deben ser promovidas principalmente por sus virtudes - la capacidad para proporcionar conectividad a Internet en movimiento - y no como un sustituto directo de las redes de acceso fijas.

Estos pensamientos también suponen que se dispone de redes de alta capacidad, que puede no ser siempre el caso. Las redes móviles más rápidastienen una cobertura geográfica limitada. Las redes LTE han sido desplegadas principalmente en una selección de las principales ciudades; a pesar de que el despliegue comenzó hace 10 años, el despliegue de las redes 3G aún tiene que llegar a muchas zonas rurales.
En algunos países el despliegue de LTE ha tardado en ponerse en marcha debido a que primero deber ser asignado un espectro adecuado. El espectro es un recurso escaso (una sola fibra óptica tiene mayor capacidad que todo un espectro de radio), y los reguladores nacionales a menudo tienen que eliminar regiones del espectro con el fin de dar paso a las nuevas tecnologías y servicios.

El reto de backhaul móvil
Una red inalámbrica es sólo inalámbrica en sus extremos.
Backhaul se refiere a la acción de transportar el tráfico de comunicaciones desde un nodo distribuido, como un punto de acceso Wi-Fi o una estación base móvil, a un nodo más centralizado. En el espacio móvil, backhaul corresponde a la porción de la red entre las estaciones base y el punto más cercano de agregación, típicamente un controlador de red de radio.

Como aumentan las tasas de datos móviles, se requiere un aumento correspondiente en la capacidad de backhaul móvil. Como se ve en la tabla a continuación, un emplazamiento de celda que lleva sólo voz GSM, necesitaría un ancho de banda típico de aproximadamente 1,3 Mbps. Los requisitos de ancho de banda para un emplazamiento de celda basada en la arquitectura EDGE 2.75G aumentaría a aproximadamente 6 Mbps, 3G requiere alrededor de 21 Mbps, y LTE necesitaría tanto como 80 Mbps. Si un operador móvil tiene más espectro a su disposición, o hace uso de antenas MIMO para aumentar la capacidad, entonces los requisitos de backhaul aumentarían aún más.

Tradicionalmente, las estaciones base están vinculadas a sus redes básicas con líneas T1/E1 arrendadas (la tasa T1 de América del Norte tarifa equivale a 1,544 Mbps y la tasa europea E1 equivale a 2.048 Mbps). Durante muchos años, cuando un operador necesitaba más capacidad, simplemente provisionaba más líneas arrendadas. Con LTE este enfoque ya no será suficiente.

Los operadores de redes móviles ya están bajo presión financiera. En los últimos 10 años, se han realizado grandes inversiones en el despliegue de la red 3G. Es natural que estén buscando reducir al mínimo las inversiones adicionales en el despliegue de redes LTE para satisfacer la creciente demanda de ancho de banda móvil. Por lo tanto, los operadores móviles deberán  explotar la infraestructura existente siempre que sea posible.

La opción más económica es utilizar sus propias conexiones instaladas, pero, como hemos visto, el dramático aumento en los requerimientos de backhaul que ha generado LTE lo hace una política inviable.

Algunos operadores ya están utilizando fibra óptica para conectar las estaciones base móviles. Cuando una nueva conexión se requiere, tiene sentido instalar fibra óptica. La fibra óptica tiene una capacidad prácticamente ilimitada, y puede soportar futuras actualizaciones sin necesidad de nuevos cables.

Las redes de fibra óptica emplean uno de dos arquitecturas básicas: sistemas punto a punto (P2P) o sistemas de punto a multi-punto (P2MP) normalmente conocidos como redes ópticas pasivas (PON).

Las redes P2P son generalmente redes basadas en Ethernet de 100 Mbps o 1 Gbps de capacidad bidireccional.
Hay un número de normas PON diferentes.La  elección primaria en todo el mundo es Gigabit Passive Optical Network (GPON) que ofrece 2,488 Gbps de ancho de banda descendente, y 1,244 Gbps de ancho de banda ascendente. Una actualización de 10-Gbps a GPON, llamada XG-PON1 está también disponible, ofreciendo 10  Gbps de ancho de banda descendente y 2,488 Gbps de ancho de banda ascendente a través de la misma configuración. Las normas futuras tendrán la capacidad de estos sistemas a 40 Gbps. La fibra óptica también soporta la tecnología de Radio sobre fibra (ROF), la cual permite el uso de pequeñas estaciones de base de bajo coste en los sistemas celulares. Los sistemas ROF se utilizan ahora ampliamente para la mejora de la cobertura celular en el interior de edificios, tales como edificios de oficinas, centros comerciales y terminales de aeropuertos.

En los sistemas ROF, las señales inalámbricas son transportadas en forma óptica entre la estación central y la estación base antes de ser irradiada por el aire. La luz es modulada directamente por una señal de radio y luego transmitida a través de la fibra óptica. (Aunque la transmisión de radio sobre fibra puede ser utilizada para otros fines, como por ejemplo en redes de televisión por cable, el término RoF se aplica generalmente cuando se aplica esta técnica para acceso inalámbrico.).

La arquitectura RoF utiliza una señal de frecuencia de radio (RF) con una frecuencia alta (generalmente mayor de 10 GHz), que se impone en una onda de luz. De esta manera, las señales inalámbricas pueden ser ópticamente distribuidas a las estaciones base directamente en frecuencias altas y convertidas del dominio óptico al eléctrico en las estaciones base antes de ser amplificada y radiadas por una antena. Ninguna conversión de frecuencia arriba / abajo se necesita en las diversas estaciones base, dando como resultado una aplicación simple y rentable en las estaciones base.

RoF es fundamentalmente un sistema de transmisión analógica, ya que distribuye la forma de onda de radio, directamente a la frecuencia portadora de radio, desde una unidad central a un punto de acceso de radio. RoF soporta señales de banda ancha como UMTS y WiMAX. (Tenga en cuenta que aunque este sistema de transmisión es analógico, las señales de radio son aún digitales).

El papel de la tecnología Wi-Fi en este mundo nuevo
Hasta ahora, hemos estado hablando de las comunicaciones móviles y, en particular, el crecimiento de la red móvil, de modo que ¿cuál es el papel de la tecnología Wi-Fi en este nuevo mundo?
Está claro que Wi-Fi tiene un papel importante que desempeñar, especialmente en los edificios donde se utiliza para la distribución de señales de banda ancha residencial y de negocios en el hogar o la oficina. Los estudios sobre el uso de datos móviles muestran que un gran número de personas utilizan sus teléfonos en casa. Por lo tanto, la industria ha desarrollado un software que permite al usuario cambiar de redes móviles a redes Wi-Fi de forma transparente, que permite al consumidor beneficiarse de los bajos costes de uso de datos, al tiempo que reduce la carga en la red móvil.

El otro beneficio integrado es para el usuario, que efectivamente tiene acceso móvil dentro del  del edificio, en lugar de estar limitado por los sistemas fijos de cableado. Como más y más dispositivos, tales como teléfonos inteligentes y tabletas, sólo tienen interfaces inalámbricas, la opción para conectarse directamente a una red de telefonía fija no está disponible y por lo tanto se convierte en inalámbrica la única opción.

Los operadores de telefonía móvil también pueden extender cobertura dentro de edificios con femtoceldas - estaciones de base diminutas que pueden comunicarse con un dispositivo móvil a través de un alcance de hasta 10 metros, con la red de banda ancha en casa proporcionando backhaul. Un dispositivo híbrido que combina tanto la tecnología Wi-Fi y la tecnología de femtoceldas, ofrece lo mejor de ambos mundos.

Wi-Fi es cada vez más popular fuera del edificio, en particular en las zonas donde hay gran demanda de servicios móviles. Las redes inalámbricas están apareciendo en muchas de las grandes ciudades, ofreciendo a los usuarios la oportunidad de salir de sus redes móviles por una capacidad más barata y más rápida de descargas.
Otras áreas que están viendo los beneficios de Wi-Fi son regiones rurales donde el coste de la construcción de una red FTTH / FTTB puede ser prohibitiva, mientras que los equipos Wi-Fi son más baratos y relativamente fáciles de instalar.

Sin embargo, como con cualquier red de comunicaciones móviles, las redes Wi-Fi aún necesitan backhaul de los datos a la red primaria o de núcleo, y por lo tanto el problema de proporcionar una adecuada capacidad de backhaul sigue siendo aplicable.

La capacidad de las redes Wi-Fi pronto se diluirán si las redes telefónicas basadas en cobre se utilizan para suministrar el backhaul. Un ejemplo típico de esto sería una cafetería de ciudad que ofrece un servicio gratuito a Internet, donde la red Wi-Fi ofrece 54 Mbps, pero la conexión de banda ancha en el edificio sólo conecta a 24 Mbps (downstream). Las redes Wi-Fi también necesitarán de fibra óptica basada en backhaul para mantenerse al día con el crecimiento de la demanda de datos del consumidor.

Conclusiones
Los proveedores de servicios móviles están viendo un aumento del tráfico de datos a través de sus redes por los usuarios que esperan cada vez un acceso más fácil a los servicios en línea que consumen grandes cantidades de datos sin estar limitados a un lugar fijo. La mayor disponibilidad de servicios de banda ancha móvil, junto con la proliferación de modo dual 3G y los teléfonos inteligentes Wi-Fi, con precios de planes de datos accesibles y los nuevos servicios en línea, han estimulado el crecimiento del tráfico de datos de los usuarios inalámbricos.
Las redes móviles de banda ancha han evolucionado con el tiempo, pero ahora han alcanzado el punto de saturación, lo que requiere una revisión a fondo para que sean lo suficientemente robustas como para soportar la demanda futura. Es un dilema, habiendo invertido tanto en el pasado, los operadores de redes móviles tienen poco ímpetu para pasar por otra ronda de fuertes inversiones de capital y, sin embargo, la infraestructura existente tendrá que luchar para satisfacer la demanda.

La respuesta está en mejoras de la red y la explotación de la  infraestructura de fibra para backhaul inalámbrico, que puede proporcionar muy alta capacidad de ancho de banda  necesaria para satisfacer el crecimiento en curso, por lo que es un medio ideal para una red robusta y futura.

Existen sinergias obvias en la construcción de redes de acceso basadas en fibra por accesos de telefonía fija y backhaul inalámbrico. Un ejemplo de ello es la ciudad sueca de Estocolmo, que ya soporta dos operadores móviles LTE y tiene un tercero en camino, se cree que es una consecuencia directa de la disponibilidad de la fibra óptica en toda la ciudad.

En nuestra opinión, la tecnología inalámbrica debe ser considerada como una tecnología complementaria a la fibra óptica, en lugar de una tecnología de competencia; con las siguientes consideraciones:

•    Las redes inalámbricas en todas sus formas debe ser promovidas por sus fortalezas - informática nómada y trabajo en red con requisitos limitados de servicios y velocidades de bits - y no como sustitutos directos para las muy exigentes conexiones residenciales y de negocios. Las redes inalámbricas heredadas tendrán dificultades para cumplir con las grandes demandas de transmisión de datos, especialmente cuando hay múltiples usuarios que comparten la red.
•    Una excepción a esta regla general es la de servicios en zonas muy poco pobladas, donde el despliegue de nuevas redes de cable no pueden ser comercialmente viables. En estas áreas, la cobertura con redes de acceso inalámbrico puede ser proporcionada con relativa rapidez y a un coste relativamente bajo, por lo menos durante un período transitorio.
•    Cuando se combina con redes inalámbricas, los servicios cableados pueden proporcionar capacidades backhaul alternativas para satisfacer el aumento de la demanda de datos móviles.

La pregunta para los operadores de redes móviles es ¿cómo van a prestar un servicio que satisfaga la demanda del mercado de banda ancha, maximizando el retorno de la inversión? Para responder a esta pregunta, hemos hecho un círculo completo, para proporcionar un servicio móvil que ofrece el mayor ancho de banda para backhaul, se necesita una infraestructura de fibra óptica.

Si la infraestructura de fibra óptica ya existe, entonces tiene sentido utilizarla para reducir al mínimo los gastos de capital. Si se trata de una nueva construcción, a continuación, la implementación de una infraestructura de fibra será intensiva en capital, por lo que hay que hacerla de una manera que minimice los costes. Hay un argumento persuasivo para el gasto compartido de capital mediante el despliegue de FTTH para el acceso de banda ancha fija y backhaul móvil al mismo tiempo.

Referencias

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3.    Cisco and/or its affiliates (2011), Broadband Access in the 21st Century: Applications, Services, and Technologies: http://www.cisco.com/en/US/solutions/collateral/ns341/ns525/white_paper_c11-690395.html
4.    Cisco (2012), Visual Networking Index: http://www.cisco.com/en/US/solutions/collateral/ns341/ns525/ns537/ns705/ns827/white_paper_c11481360_ns827_Networking_Solutions_White_Paper.html
5.    IDATE Consulting (2012), FTTH: The Solution for Mobile Broadband, study on behalf of the FTTH Council Europe and FTTH Council APAC
6.    Cisco (2012), 802.11ac: The Fifth Generation of Wi-Fi Technical White Paper http://www.cisco.com/en/US/prod/collateral/wireless/ps5678/ps11983/white_paper_c11-713103.html
7.    Fujitsu (2009), 4G Impacts to Mobile Backhaul: http://www.fujitsu.com/downloads/TEL/fnc/whitepapers/4Gimpacts.pdf
8.    Rysavy Research for 4G Americas (2012), Mobile Broadband Explosion: http://www.4gamericas.org/documents/4G%20Americas%20Mobile%20Broadband%20Explosion%20August%2020121.pdf

Autor:

Colaboradores: Stephen Hough - Sterlite Technologies Ltd, José Salgado - PT Inovação Jim Crowfoot -
Senko Advanced Components,  Didi Ivancovsky - Broadcom Wolfgang Fischer -
Cisco Pauline Rigby - editor freelance.

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