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METODOS DE ACCESO MULTIPLE Ivan Miranda, Waldo Sarmiento Resumen—En este informe abarcaremos todo lo relacionado con técnicas de acceso multiple, específicamente el PAMA y el DAMA, a lo largo de este informe se ira explicando y describiendo el funcionamiento del mismo y algunos ejemplos en los cuales se utiliza estas tecnicas de acceso multiple.
I. INTRODUCTION ACCESO MÚLTIPLE AL SATÉLITE
La necesidad de optimizar el uso de un recurso importante, como es el ancho de banda satelital y poder disminuir sus costos, hace necesaria la utilización de métodos para que varias estaciones accedan al satélite al mismo tiempo. El acceso múltiple es la posibilidad proporcionada a varias estaciones terrenas de transmitir simultáneamente sus portadoras al mismo transpondedor de satélite. Esta técnica permite que cualquier estación terrena situada en la zona de cobertura del satélite reciba portadoras originadas en varias estaciones terrenas a través de un solo transponder de satélite. Inversamente, una portadora transmitida por una estación a un transpondedor determinado, puede ser recibida por cualquier estación terrena situada en la zona de cobertura correspondiente. De tal manera, una estación terrena transmisora puede agrupar a varias estaciones receptoras con una portadora multidestino única. .
II CLASIFICACIÓN DE LAS TÉCNICAS DE ACCESO MÚLTIPLE SATELITAL Existen dos formas de dividir el acceso múltiple: Según la atribución (asignación) del canal satelital, o, según el tipo de compartición del transponder. III SEGÚN LA ATRIBUCIÓN DEL CANAL SATELITAL
Esta forma de clasificar las técnicas de Acceso Múltiple, distingue dos maneras de utilizar el recurso satelital, las mismas que pueden ser: Acceso Múltiple con Asignación Previa, o Acceso Múltiple con Asignación por Demanda (DAMA).
IV ACCESO MÚLTIPLE CON ASIGNACIÓN PREVIA El ancho de banda necesario para la comunicación entre dos estaciones terrenas es asignado en forma permanente y puede ser utilizado exclusivamente por dichas estaciones. Un ejemplo de esta técnica es el SCPC1. en donde cada estación transmite en una determinada frecuencia, estando reservado ese ancho de banda siempre para esa estación, aunque no necesite transferir información en un determinado momento. Esta es una forma muy simple y económica de establecer un enlace entre dos puntos, pero no es eficiente ni flexible al crecer el número de estaciones que requieren alcanzarse, ya que se desperdicia, en muchas de las veces, un recurso importante y caro que el es ancho de banda satelital. Tiene la ventaja de manejar equipamiento mucho más sencillo que el que se necesita para comunicaciones bajo esquema de asignación por demanda, pero no es flexible al momento de implementar topologías malla con un mayor número de estaciones. IV ACCESO MÚLTIPLE CON ASIGNACIÓN POR DEMANDA (DAMA) En este método, los canales se asignan dinámicamente mediante un sistema de control. Un sistema DAMA (Demand Assigned Múltiple Access) es típicamente una transmisión por satélite con único salto satelital, que permite comunicación directa entre dos nodos en la red mediante la distribución de un pool de espacio satelital entre varios usuarios. Esta habilidad de compartir circuitos de voz y datos se basa en la suposición de que no todos los usuarios requerirán un acceso simultáneo a los canales de comunicaciones. En este método de acceso, la atribución de canales se modifica de conformidad con las utilización que se le de. El canal se selecciona automática y transparentemente y sólo permanece conectado mientras se mantiene la comunicación. Este sistema aumenta considerablemente la eficiencia de la utilización de los transponders de satélite y. en general, la eficiencia de todo el sistema de comunicaciones, con respecto a la que se obtiene con el acceso múltiple con asignación previa. DAMA soporta comunicaciones en malla completa, punto a punto o punto a multipunto -cualquier usuario puede conectarse directamente a cualquier otro usuario
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en la red siendo especialmente importante cuando: se requiere implementar un variado tipo de topologías, el número de estaciones es grande y se tiene perspectivas de crecimiento de la red. La estructura en malla es adecuada para compañías con estructura descentralizada. El objetivo es que cada punto pueda comunicarse con cualquiera de los otros, usando conexiones directas de un solo salto. El resultado es una distribución económica y flexible del ancho de banda con una mezcla de tráfico de voz, fax, video y datos.
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aplicaciones multimedia (integración de voz, datos y video). Esto ha permitido aplicaciones como aprendizaje a distancia, telemedicina y acceso a internet. Los equipos del usuario final, pueden ser dimensionados de acuerdo con el tráfico proyectado y además incrementarse fácilmente a futuro. b) ASIGNACIÓN FIJA (PREVIA) vs. DINÁMICA (POR DEMANDA)
a) MODO DE OPERACIÓN DEL ESQUEMA DAMA
Los canales desocupados, se mantienen en un "pool". Cuando una estación participante en una red, necesita de capacidad para realizar una comunicación, se selecciona uno de los canales libres, y se asigna el ancho de banda requerido para que pueda ser utilizado por la estación solicitante. Se utiliza típicamente en un ambiente de conmutación de paquetes, cuando se debe transferir grandes cantidades de datos. Es una forma muy eficiente de adjudicar instantáneamente canales en un íransponder. de acuerdo con la demanda de tráfico inmediata. En el caso de aplicaciones de voz. al levantar el auricular para hacer una llamada desde una de las estaciones, se realiza un pedido al sistema de control de la red (NCS: Nei\vork Control System) sobre el canal de señalización DAMA. El NCS funciona como un conmutador en el cielo. El NCS determina si la llamada es válida y luego establece el canal entre el origen y el destino de la llamada. Luego de ser utilizado (cuando se cuelga el auricular), el canal es inmediatamente devuelto al pool central, para que sea reutilizado por otra estación. Utilizando DAMA, los usuarios se benefician, al ocupar solo una fracción de los recursos satelitales requeridos por las redes dedicadas punto a punto de canal único por portadora (SCPC). Esta es una forma muy ventajosa de desarrollar redes en las que se integran las comunicaciones internacionales y de áreas rurales. Se lo logra combinando el alcance que tienen las comunicaciones satelitales junto con la unto con la tecnología de acceso múltiple más flexible y costoefectiva que es la asignación por demanda. Actualmente INTELSAT ha creado una red que permite que los usuarios accedan y paguen únicamente por la capacidad de transmisión que han utilizado; ésta es actualmente la solución para usuarios con bajos requerimientos de tráfico reemplazando a enlaces permanentes y que no eran explotados continuamente. En un principio se desarrolló básicamente para servicios de voz y fax, pero se ha mejorado, prestando ahora servicios de datos bajo demanda, o de mayores anchos de banda para
ASIGNACIÓN FIJA Aspectos positivos: Al no necesitar control, es mucho más simple.Por no existir bloqueo (del canal), la disponibilidad es absoluta: cada vez que se desee realizar una transmisión, se lo podrá hacer. Es una solución barata y fácil de implementar para redes con un bajo número de estaciones y con topología estrella. Aspectos negativos:Este tipo de asignación desperdicia ancho de banda lo que en comunicaciones por satélite implica un costo recurrente elevado.
ASIGNACIÓN DINÁMICA Aspectos positivos: Optimiza la utilización del ancho de banda satelital. Permite vanado tipo de topologías y comunicaciones con un salto satelital. Aspectos negativos: Aparece el concepto de bloqueo, pudiendo encontrarse una estación con información para enviar y no encontrar un canal libre para transmitir. Se necesita un canal de control para las asignaciones, lo que se traduce en un aumento de la complejidad.
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Tabla de comparacion entre DAMA y PANA V SEGÚN LA FORMA DE COMPARTIR EL TRANSPONDER
ASIGNACIÓN POR DEMANDA
Cuando se incorpora un sistema de acceso múltiple con asignación por demanda (DAMA), los circuitos por satélite SCPC pueden asignarse automáticamente
entre dos estaciones terrenas cualesquiera de la red de acuerdo con la demanda de tráfico real. El propósito básico de añadir DAMA a las redes satelitales es utilizar óptimamente los recursos. Configuraciones de red de canal único por portadora (SCPC) dedicado o múltiples canales por portadora (MCPC) pueden brindar las mismas
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funciones de una red DAMA, pero estas redes de "asignación fija" son poco óptimas en cuanto a la utilización del ancho de banda satelital. Por otro lado, SCPC con asignación por demanda, requiere de un equipamiento de la estación terrena más complicado. Es muy útil el comparar sistemas DAMA cuantitativamente. Una medida crítica es el número de circuitos activos que se pueden soportar por cada transponder satelital. Es una métrica simple de determinar cuan efectivamente un sistema DAMA maneja los recursos disponibles. SCPC-DAMA utiliza una combinación de un método de acceso múltiple con los protocolos de asignación por demanda. Los dos recursos claves en un transponder satelital (o segmento de transponder) son la potencia del enlace de bajada (downlink) y el ancho de banda. Cada usuario del servicio. 40 consume una fracción de estos dos recursos. Cuando la demanda de tráfico excede los recursos disponibles, los usuarios no pueden acceder al servicio o en su defecto, la calidad del servicio se degrada por debajo de los estándares. En el sistema SCPC DAMA, cada unidad de canal está equipada con sintetizadores de frecuencia independientes para la transmisión y recepción, a
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fin de proporcionar una agilidad completa de frecuencias de las portadoras SCPC. La selección de frecuencias que es necesaria para el funcionamiento DAMA puede efectuarse mediante el control de la frecuencia de los sintetizadores de acuerdo con la señal de control DAMA (proporcionada por el sistema de procesamiento y señalización DAMA). Las funciones DAMA son equivalentes a las de una central automática de conmutación telefónica: El sistema DAMA logra la concentración del tráfico en el satélite; el aprovechamiento de la capacidad del satélite es importante, permitiendo que usuarios ocasionales compartan los mismos radiocanales, es decir, los mismos intervalos de frecuencia, en el transponder. En consecuencia, para una capacidad de tráfico efectiva determinada del transponder de satélite, puede conectarse un número mayor de estaciones terrenas en el modo DAMA que en el modo con asignación previa. El funcionamiento de un sistema DAMA permite mucha mayor flexibilidad, dada su característica de plena interconectividad; es decir, cada estación puede interconectarse a cualquiera otra estación de la red DAMA. Se logran también economías importantes en los equipos de estación terrena debido a que cada unidad de canal SCPC de una estación terrena puede tener acceso a todos los destinos de la red DAMA, mientras que en la explotación con asignación previa, cada unidad de canal SCPC debe dedicarse a un solo destino. En una red DAMA los principales parámetros son: la capacidad de tráfico del transpondedor (el ancho de banda total que se necesita); el número de circuitos (y de estaciones terrenas) que pueden tener acceso a la red; y, el número de unidades de canal que se requieren para un destino dado. Todos esos parámetros se calculan utilizando la teoría de tráfico de redes de comunicaciones convencionales (tablas Erlang).
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Hay dos tipos principales de redes DAMA de acuerdo con su sistema de procesamiento y señalización: Redes DAMA con explotación centralizada: en estas redes, la asignación de canales (es decir, la asignación de un par de intervalos de radiofrecuencia) se realiza en un procesador central situado en la estación maestra, mediante un proceso de señalización preliminar a través de uno o varios canales de satélite. La mayoría de las redes nacionales de telecomunicaciones por satélite con técnica DAMA son de este tipo, ya que sólo requieren de un equipo DAMA sencillo y económico en cada estación terrena local; Redes DAMA con explotación descentralizada: en estas redes, cada estación local está equipada con un procesador inteligente que selecciona los radiocanales (intervalos de radiofrecuencia) disponibles. Un sistema de señalización común mantiene permanentemente actualizado, en cada estación, el cuadro de memoria del plan instantáneo de frecuencia de toda la red. El sistema SPADE es una red DAMA de este tipo que funciona en el marco del sistema global INTELSAT. VI REDES DAMA SCPC PARA APLICACIONES DE VOZ Si la red requiere un número de canales de voz conectados en una base de malla completa (conexiones con simple salto satelital) entre los nodos, se debería considerar un sistema de Acceso Múltiple con Asignación por Demanda (DAMA) con Canal único por portadora (SCPC). Una red DAMA SCPC trabaja sobre la base de que el segmento espacial se asigna para un número dado de canales de voz dúplex. A cada canal de voz. se asigna una frecuencia central dentro del segmento espacial dedicado para la red. La asignación de ancho de banda de canal se determina por el tipo de modulación, la tasa de corrección de errores (FEC), el monto de compresión de voz y el espaciamiento de canal requerido utilizado por el implementador de la red. La tecnología actual para redes SCPC DAMA utiliza modulación OPSK, tasa de FEC 1/2, compresión de voz ADPCM y espaciamiento de canal 1.4. Por lo tanto, un canal de voz simplex requiere 45 Khz de 60 espectro satelital. La figura mostrada a continuación ilustra una red de comunicaciones DAMA SCPC típica. La red
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DAMA SCPC opera bajo el siguiente principio: Cuando un teléfono en un nodo es descolgado, el terminal de satélite se prepara para recibir la información de señalización. El terminal de satélite en el nodo en cuestión debe ser compatible con e! tipo de señalización utilizada por el sistema telefónico al cual está conectado. Una vez que el terminal de satélite
teléfono destino; utilizando la información de señalización recibida de la estación, le señala a la estación origen que está lista para completar la llamada. Cuando la llamada se completa, las estaciones cuelgan y señalan al controlador de red que la llamada ha terminado. El controlador de la red corta la llamada y devuelve los canales a\pool DAMA disponible. Las limitaciones del acceso DAMA SCPC son las siguientes:
RED DE COMUNICACIONES POR SATELITES UTILIZANDO SCPC DAMA
Primero, el terminal compite por espacio en el canal de señalización, que es un canal reservado para pedidos de llamada, y que es monitoreado continuamente por la estación mastei\ consecuentemente por el controlado!" de la red DAMA. Una vez que el canal de señalización está disponible, la estación origen de la llamada envía el requerimiento de llamada y la información de señalización al controlador de red. El controlador de la red asigna un par de canales del pool DAMA disponible y entonces comunica las frecuencias asignadas a las estaciones origen y destino de la llamada, junto con la información de señalización. El canal de salida desde el HUB es un canal continuo con paquetes direccionados a las varias estaciones con que la estación HUB necesita comunicarse. Una vez que la estación destino ha recibido la asignación de frecuencias de transmisión y recepción, sintoniza sus módems a esas frecuencias y completa la conexión al
•El número de canales disponibles en cualquier momento en una estación está determinado por el número de módems disponibles en la estación. Es difícil utilizar un alto grado de compresión de voz (16o 9.6 kbit/s junto con la modulación QPSK) porque la separación de canal es demasiado pequeña (22.5 kHz para 16 kbit/s y 13.5 kHz para 9.6 kbit/s) que el desplazamiento Doppler y las estabilidades de frecuencia del satélite y de la estación terrena causan interferencias de canal adyacente a menos que se utilicen sistemas piloto complejos.
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Con redes de voz SCPC DAMA, no se pueden lograr circuitos de datos de alta velocidad y video conferencias de alta calidad. Por lo tanto, redes DAMA SCPC es la tecnología a escogerse cuando se requiere un promedio de uno o dos canales telefónicos en los nodos remotos, y no se necesita video conferencia ni circuitos de datos de alta velocidad.
Cada canal de cada estación tiene asignada permanentemente una parte de la capacidad en frecuencia del transpondedor para FDMA o TDMA
Redes VSAT Está red, es utilizada para comunicaciones de voz y datos de baja densidad de tráfico entre dos puntos distantes y está constituida por una estación principal que es la encargada de administrar la red y el conjunto de terminales ubicadas en diferentes puntos remotos que están conectadas al Hub (centro de actividad) a través del transpondedor del satélite. VSATPAMA Access)
están asignados a los usuarios, incluso cuando no hay ningún requisito. Por lo tanto, la mayoría de los sistemas de acceso múltiple hacer uso de la demanda asignado de acceso múltiple (DAMA), donde los canales disponibles se asignan a los usuarios en un " AS-requerida "base. PAMA también se conoce como Acceso múltiple fija asignada (FAMA).
(Permanent
Assignment
Múltiple
Consiste en una configuración en estrella de las terminales VSAT remotas, interconectadas a la estacion terrena central o hub, este servicio puede transmitir voz y datos. Los usuarios del VSATPAMA accesan a la red en líneas dedicadas digitales y de éstas se puede tener uno o varios destinatarios, se puede tener un servicio IBS o IDR en la estación terrena y así enlazarse a cualquier parte del mundo.
PAM significa tener una forma permanente asignado al canal de frecuencia que proporciona ancho de banda dedicado, a través del cual la red puede enviar datos, voz o video. Esto puede ser necesario cuando grandes cantidades de datos necesitan continuamente ser transmitida entre cada elemento de la red. Esto puede ser en el caso de procesos en tiempo real de misión crítica, tales como la supervisión de procesos, distribuida los procesos y la recolección de datos, también en la transmisión de medios (como en TV y radio Radiodifusión).
Caracteristicas PAMA o o o o
VSATDAMA (Demand Assignment Múltiple Access) Los VSAT DAMA son análogos a los PAMA. Utilizan configuración en estrella con la estación central o Hub, el servicio DAMA se utiliza como enlace telefónico en comunidades donde no existe infraestructura para otro sistema de teléfono. VII PAMA (Permanently Assigned Multiple Access) Acceso Múltiple Permanentemente asignado (PAMA) es una de las dos técnicas principales que se utilizan para asignar canales a los usuarios. En PAMA, a cada usuario se le asigna un canal fijo, con independencia de si se utiliza o no. Esto es muy ineficiente como los canales
o o o o o o
PAMA es sinónimo de acceso multiple con pre asiganacion La asignación de recursos esta prevista inicialmente par el transporte La asignación puede ser asimiento de larga duración por lo general mese/años La asignación es exclusiva a largo plazo de los recursos por lo general en el tiempo –frecuencia-codigo que es similar a una linia alquilada utilizando una red telefónica terrestr. Ejemplos: INSAT,FDMA para TV ,Radio Networkk El concepto PAMA se utiliza para aplicaciones AM/FM/TV Bajo coste de instalación El retardo se puede controlar Se desperdicia recursos que no ocupaan usuarios Aveces se paga por el servicio sin siquiera utilizarlo
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7 REFERENCIAS
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http://materias.fi.uba.ar/6679/apuntes/Redes_Satelitales_v 2.pdf
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http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/9159/3/T1545. pdf
3
http://acronymsandslang.com/definition/900795/PAMAmeaning.html
