ES2245590B1 - Sistema de comunicaciones por radiofrecuencia con utilizacion de dos bandas de frecuencia. - Google Patents

Abstract

Se describe un sistema mediante el que resulta posible un mejor aprovechamiento y utilización de las frecuencias reguladas por la normativa existente en cuanto a utilización del espacio radioeléctrico, a cuyo efecto se implementa el sistema en base a una estructura que simplifica y abarata los sistemas de comunicaciones por radiofrecuencia. El sistema de la invención utiliza dos bandas de frecuencia, cuyas características determinan el empleo de una u otra banda en una parte u otra de la comunicación, dependiendo de las necesidades de capacidad de transporte o de distancia a la que se deba transmitir, y en el que la forma de las señales transmitidas en todo momento es la misma, pero con frecuencias diferentes, según interese. El sistema de comunicación por radiofrecuencia de la invención está determinado por una red de gran capacidad para acoger las distintas redes de acceso, donde se encuentra el usuario, estando relacionadas las dos redes utilizadas (red de transporte y red de acceso) porun sistema punto-multipunto en el que además se lleva a cabo la mencionada conversión de la banda de frecuencia dependiendo del sentido en el se realice la comunicación.

Description

Sistema de comunicaciones por radiofrecuencia con utilización de dos bandas de frecuencia.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un sistema de comunicaciones por radiofrecuencia con utilización de dos bandas de frecuencia, que aporta esenciales características de novedad y notables ventajas con respecto a los medios conocidos y utilizados para los mismos fines en el estado actual de la técnica.

Más en particular, la invención propone el desarrollo de un sistema mediante el que se logra superar los inconvenientes derivados de la aplicación de la legislación actual relativa a la regulación de frecuencias y anchos de banda disponibles, dada la evidente insuficiencia del espectro radioeléctrico disponible para cubrir las diferentes necesidades de los usuarios (usos militares, civiles, privados, etc.).

El campo de aplicación de la invención se encuentra comprendido en el sector de telecomunicaciones, especialmente a las referidas al LMDS (Sistema Local de Distribución Punto-Multipunto) o a la telefonía móvil.

Antecedentes y sumario de la invención

En el mundo de las telecomunicaciones inalámbricas el espectro radioeléctrico es un elemento crítico por dos características fundamentales de la licencia radioeléctrica, a saber, la frecuencia de trabajo y el ancho de banda, parámetros éstos que condicionan tanto a la técnica como a la posibilidad de prestar ciertos servicios.

Desde el principio, este espectro se ha considerado como un bien escaso y las bandas de trabajo se han ido asignando en función del mercado y de la tecnología disponible llegando a una situación donde las frecuencias de trabajo más bajas, que por sus características físicas son las más valoradas (mayor alcance y/o penetración, tecnología más sencilla, etc.), están más fraccionadas en sus anchos de banda y por tanto los servicios que pueden ofrecer son más limitados. Por lo general los distintos gobiernos han reservado para las frecuencias más elevadas grandes anchos de banda. Las redes más extendidas en la actualidad son en frecuencias relativamente bajas, y por tanto limitadas en su ancho de banda.

Como resultado de lo anterior un operador inalámbrico de telecomunicaciones típico, no dispone del ancho de banda necesario en su licencia para satisfacer las necesidades de tráfico que demandan sus potenciales clientes, lo que conduce a la creación de estructuras celulares en las que el espectro disponible es utilizado múltiples veces en una zona dada (por ejemplo, una ciudad).

El ejemplo más claro y cercano de la situación planteada, se encuentra en las redes de telefonía móvil desplegadas por todo el mundo. El operador no dispone más que de unos cuantos MHz, mientras que los clientes dentro de una ciudad pueden llegar a ser unos cuantos cientos de miles. El resultado es el que se puede observar en cualquier ciudad: un número elevado de estaciones base repartidas por azoteas y torres. Estas redes celulares comentadas, forman lo que se conoce como "red de acceso", porque son las encargadas de llegar al usuario final. En este caso existe un problema adicional de penetración, pero ilustra el hecho de que el bajo ancho de banda motiva una fuerte reutilización del espectro para poder dar servicio a
todos los usuarios.

Para poder tener la red de telecomunicaciones completa, es necesario unir todas estas células entre sí, y con el centro de gestión del operador. En este centro de gestión es donde se controla a los usuarios y se poseen las interconexiones con otras redes. La red que une las células con el centro de gestión se conoce como "red de transporte".

La red de transporte suele ser una red cableada (típicamente de fibra óptica) o un radio enlace, siendo en cualquier caso de gran capacidad, por tener que agregar el tráfico de todas las células.

Una red de acceso inalámbrica suele ser típicamente punto-multipunto, ofreciendo una capacidad de tráfico reducida; la necesaria para el grupo de usuarios de su área de cobertura, y estableciendo enlaces digitales de capacidad baja con cada uno de los clientes.

La situación de facto es que los operadores despliegan dos redes independientes una red de transporte, para llegar a sus células, y una red de acceso para cubrir el último tramo hasta sus clientes.

La invención ha supuesto un considerable avance en cuanto a la tecnología comentada se refiere, puesto que ha desarrollado un sistema mediante el que es posible juntar ambas redes e igualar las tecnologías de transmisión exceptuando sus características de radio, es decir que la señal que reciben los usuarios no se genere desde las estaciones base actuales sino desde el centro de gestión.

Para evitar la congestión que esto provocaría, esta señal, se transporta primero en una frecuencia con gran ancho de banda (alta frecuencia) para hacer después, en lo que son las cabeceras de acceso, únicamente una traslación de las frecuencias de la señal específica para su distribución a los usuarios finales.

El sistema realiza una repetición de la señal con traslación de frecuencia, pasando la señal de transporte a ser la misma señal que la de acceso, pero en distintas frecuencias.

Como analogía de las funcionalidades propuestas por la invención y comentadas en lo que antecede, se podrían citar los conversores óptico-eléctricos (WDMs), los cuales han permitido desplazar las cabeceras de cable desde cerca del usuario hasta los centros de gestión, pero utilizan medios claramente diferenciados. El sistema de radiofrecuencia es implementable siempre que el sistema-tecnología de comunicación entre los equipos lo permita.

Breve descripción de los dibujos

Estas y otras características y ventajas de la invención, se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción detallada que sigue de una forma preferida de realización, dada únicamente a título de ejemplo ilustrativo y no limitativo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

La Figura 1 representa la solución planteada por la invención en la que se reproducen de manera esquemática elementos reales pertenecientes a una red de telefonía móvil.

Descripción de una forma de realización preferida

Tradicionalmente, las redes punto-multipunto inalámbricas han sido utilizadas como redes de acceso a los usuarios. En el caso de las redes LMDS (Sistema Local de Distribución Punto-Multipunto) de alta frecuencia, es decir, las comprendidas en las bandas milimétricas (de 24 a 31 GHz), las características intrínsecas de las transmisiones en esas bandas hacen que sea necesaria una visión directa entre la estación base y el equipo de radio del usuario para poder establecer la comunicación. Esto tiene dos implicaciones negativas muy importantes, por un lado, la dificultad de dar cobertura a todos los usuarios de una zona urbana (se producen zonas de sombra), y por otro lado, es bastante complejo implementar la distribución de señales en el usuario, es decir, llevar las señales desde la azotea del edificio hasta el interior donde se coloque el módem del usuario.

Además, el estado de la tecnología en estas frecuencias hace que los radios de cobertura que se pueden alcanzar ronden los dos kilómetros (orden de magnitud). En resumen, estos sistemas poseen grandes anchos de banda, pero también serias dificultades para poder llegar a los usuarios.

Por otro lado, existen licencias de LMDS (Sistema Local de Distribución Punto-Multipunto), otorgadas en bandas de frecuencia más bajas (entre los 2.4 y 3.5 GHz), que debido a la propia naturaleza de las comunicaciones en esas frecuencias junto con el desarrollo de nuevas técnicas de modulación y tratamiento de señal pueden mitigar enormemente las dos dificultades expuestas anteriormente.

Con estas tecnologías se pueden llegar a alcanzar radios de cobertura bastante importantes, rondando los veinte kilómetros (orden de magnitud). Pero el inconveniente es que estas licencias tienen poco ancho de banda, con lo que para cubrir las necesidades del mercado se ven abocados a desplegar redes tremendamente densas en cuanto a estaciones base, que no son rentables debido a las necesidades de red de transporte.

Un mercado donde se adaptan bastante bien estas tecnologías son entornos rurales, donde la dispersión de usuarios puede ser abordada con los grandes radios de cobertura y además las necesidades de tráfico son bajas (por la poca población).

En resumen, un sistema que permite llegar razonablemente bien a los usuarios, pero que no ofrece suficiente capacidad.

Ante esta situación, la solución propuesta por la actual solicitante consiste en un sistema, cuya forma de realización preferente aparece representado esquemáticamente en la Figura única de los dibujos anexos, indicado en su conjunto con la referencia numérica 1, mediante el que se resuelven los inconvenientes asociados a la técnica actual, y el cual está basado en la implementación de un sistema de comunicaciones fijas inalámbricas punto-multipunto, referenciadas numéricamente con 3, con traslación de frecuencias, de modo que se utiliza una banda de frecuencias bajas para realizar el acceso a los usuarios, que en la Figura comentada han sido indicados con la referencia numérica 4, y una banda de frecuencias alta para agregación de tráficos y como red de transporte inicial a la que se ha referenciado con el número 2 en la misma Figura.

De acuerdo con la representación, se puede apreciar que el sistema 1 de la invención ha sido desarrollado como sistema de comunicación inalámbrica punto-multipunto de alta capacidad, implementado de forma que permite la transmisión simultánea de múltiples señales de diversas tecnologías utilizando las bandas milimétricas. Además, una combinación de transmisores de distintas potencias junto con el uso de repetidores, permite que estas células ofrezcan una gran cobertura incluso en estas frecuencias, tanto en lo que se refiere a cobertura de radio como en cuanto a porcentaje de edificios iluminados. El sistema ha sido diseñado desagregando la tecnología empleada por los modems de acceso de la radio, por lo que esta comunicación se realiza de manera casi transparente para los equipos que se quieran transmitir.

Por otra parte, la invención prevé que el sistema utilice tecnologías similares al LMDS (Sistema Local de Distribución Punto-Multipunto) (referencia numérica 2), dentro de, por ejemplo, las bandas de 24 a 31 GHz, donde existe más disponibilidad de espectro y habilita el hecho de que puedan crearse sistemas de alta capacidad. Esta enorme capacidad por sector de la red, permite que se utilice el sistema LMDS (Sistema Local de Distribución Punto-Multipunto), referenciado con 2 en la Figura, como red de transporte para múltiples células de la red de acceso. Además, el hecho de que el sistema 1 de la invención, permita la transmisión transparente de múltiples tecnologías, permite que se puedan concentrar en un único punto, la estación base LMDS referenciada con 5 en la Figura, los sistemas de acceso que antes estaban distribuidos por múltiples células de la red de acceso 6.

No se considera necesario hacer más extenso el contenido de esta descripción para que un experto en la materia pueda comprender su alcance y las ventajas derivadas de la invención, así como desarrollar y llevar a la práctica el objeto de la misma.

No obstante, debe entenderse que la invención ha sido descrita según una realización preferida de la misma, por lo que puede ser susceptible de modificaciones sin que ello suponga alteración alguna del funcionamiento de dicha invención, pudiendo afectar tales modificaciones, en especial tanto a las condiciones específicas de implementación y uso como a los componentes o unidades incluidas en el sistema.

Claims (4)

1. Sistema de comunicaciones por radiofrecuencia con utilización de dos bandas de frecuencia (1), en el que el empleo de cada una de estas bandas de frecuencia se determina en función de la característica que se quiera realzar, de modo que mientras que una banda de frecuencia dispone de gran capacidad para transportar simultáneamente todas las señales de las celdas de la red de acceso (6) incluidas en un sector (2) LMDS (Sistema Local de Distribución Punto-Multipunto), la otra banda de frecuencia está capacitada para transmitir con un mayor alcance siendo empleada en la red de acceso (6), estando el sistema (1) de comunicaciones por radiofrecuencia caracterizado porque se lleva a cabo una repetición de la señal, bien de la red de transporte (2) o bien de la red de acceso (6) dependiendo del sentido de la comunicación, con traslación de frecuencia, de tal manera que la señal de transporte es la misma que la de acceso pero con una frecuencia distinta.

2. Sistema de comunicaciones, según la reivindicación 1, caracterizado porque permite una mayor penetración de la red LMDS en función de las bandas de frecuencia utilizadas.

3. Sistema de comunicaciones, según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el sistema de acceso (6) utiliza típicamente una banda de transmisión mucho menor que la de la red (2) LMDS, con el consiguiente incremento del acceso al conjunto de clientes (4) para el operador de LMDS.

4. Sistema de comunicaciones, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque permite que una multiplicidad de usuarios (4) puedan conectarse a cada receptor (3) LMDS a través de la red de acceso (6), con la consiguiente simplificación y abaratamiento de la red (2) LMDS.