Redes y Servicios Avanzados de Telecomunicaciones

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTIANCIA- UNAD

2011

Redes Y Sistemas Avanzados de Telecomunicaciones

Ingeniería De Telecomunicaciones

Hugo Orlando Perez Navarro

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA -UNAD REDES Y SERVICIOS AVANZADOS DE TELECOMUNICACIONES I-208003

OBJETIVO GENERAL DEL CURSO

Presentar las características más relevantes de los nuevos sistemas de

comunicaciones móviles GSM, GPRS, EDGE, UMTS; así como de los nuevos

sistemas (LTE, WIMAX) y las herramientas que permitirán a estos sistemas operar

en entornos multimedia basados en protocolos y aplicaciones derivadas de

internet.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS DEL CURSO

• Introducir los conceptos básicos de las comunicaciones móviles: características

del canal móvil, técnicas de acceso múltiple, comunicaciones celulares.

• Describir la arquitectura de los sistemas básicos de comunicaciones móviles:

GSM, GPRS y UMTS.

• Presentar los aspectos básicos de los nuevos sistemas inalámbricos

emergentes.

COMPETENCIA GENERAL DE APRENDIZAJE

Al finalizar el curso el estudiante estará en capacidad de comprender los

conceptos necesarios para el desarrollo y estudio de sistemas de comunicaciones

móviles. Descripción de los sistemas de comunicaciones móviles más relevantes:

GSM, GPRS, UMTS y WIMAX


UNIDAD 1: INTRODUCCION A LAS COMUNICACIONES MÓVILES

1. INTRODUCCIÓN A LAS COMUNICACIONES MOVILES

1.1 Historia de las comunicaciones móviles

La utilización de las ondas radioeléctricas se reveló desde hace tiempo como el

único medio eficaz de establecer comunicaciones con puntos móviles, y lo seguirá

siendo durante mucho tiempo, ya que las ondas de radio gozan de la propiedad de

salvar obstáculos, y el resto de las interacciones conocidas por la física actual no

puede propagarse a grandes distancias.

Desgraciadamente el espectro radioeléctrico es un recurso limitado cuya

utilización racional sólo ha sido posible mediante una reglamentación muy estricta

que permite la optimización de la asignación de frecuencias.

Los primeros sistemas diseñados en los años 20 para uso de la policía en EE.UU,

asignaban a cada vehículo policial un canal de radio, que permanecía permanente

ocupado pese a que los agentes no se estuvieran comunicando con la central.

Tal despilfarro de recursos fue posible porque la única ocupación del espectro, en

aquellos tiempos, era la que hacían las emisoras de radiodifusión. En los años 60,

con la proliferación de las cadenas de radio y televisión, el uso cada vez más

frecuente de los radio enlaces de microondas, los enlaces de satélite, etc., la

ocupación del espectro preocupaba ya de tal manera, que la telefonía móvil se vio

obligada a evolucionar hacia sistemas basados fundamentalmente en un

aprovechamiento mejor del espectro disponible.

El primer avance significativo fue la introducción del trunking automático. El

sistema trunking consiste en la asignación de un canal libre existente dentro de un

conjunto de canales disponibles, y que se mantiene solamente durante el tiempo

que el canal está siendo utilizado en la conversación, pasando al estado de


disponible para otro usuario cuando haya terminado la conversación que se

desarrollaba a través de él. De este modo, el número de canales que hay que

instalar y que ocupar en el espectro se reduce notablemente.

Cuando el sistema gana inteligencia y la asignación de canal se realiza de manera

automática, sin la intervención de un operador humano, nos encontramos con el

trunking automático. El paso siguiente en el aprovechamiento del espectro

radioeléctrico es el concepto celular, propuesto por la "Bell South" a principios de

los años setenta.

1.2 Evolución de las comunicaciones móviles

1.2.1 Generaciones

La movilidad de los extremos de la comunicación excluye casi por completo la

utilización de cables para alcanzar dichos extremos. Por tanto utiliza básicamente

la comunicación vía radio.

Esta se convierte en una de las mayores ventajas de la comunicación vía radio: la

movilidad de los extremos de la conexión. Otras bondades de las redes

inalámbricas son el ancho de banda que proporcionan, el rápido despliegue que

conllevan al no tener que llevar a cabo obra civil.

Sin embargo el cable es más inmune a amenazas externas, como el ruido o las

escuchas no autorizadas, y no tiene que competir con otras fuentes por el espacio

radioeléctrico. Dos, tres y más cables pueden ser tendidos a lo largo de la misma

zanja, y tomando las medidas adecuadas, no han de producirse interferencias.

Imaginar cuatro o cinco antenas apuntando en la misma dirección.

Históricamente la comunicación vía radio se reservaba a transmisiones uno a

muchos, con grandes distancias a cubrir. También era útil en situaciones en las

que la orografía dificultase en exceso el despliegue de cables. Fundamentalmente

se utilizaba para transmitir radio y TV. Por el contrario, las comunicaciones


telefónicas utilizaban cables. Todo esto nos lleva a la actual situación, en la que ya

no está tan claro cuando es mejor una u otra opción.

En cuanto a las comunicaciones móviles, no aparecen a nivel comercial hasta

finales del siglo XX. Los países nórdicos, por su especial orografía y demografía,

fueron los primeros en disponer de sistemas de telefonía móvil, eso sí, con un

tamaño y unos precios no muy populares. Radio búsquedas, redes móviles

privadas o Trunking, y sistemas de telefonía móvil mejorados fueron el siguiente

paso. Después llegó la telefonía móvil digital, las agendas personales,

miniordenadores, laptops y un sinfín de dispositivos dispuestos a conectarse vía

radio con otros dispositivos o redes. Y finalmente la unión entre comunicaciones

móviles e Internet, el verdadero punto de inflexión tanto para uno como para otro.

1.2.2 La evolución en datos

Si bien la digitalización resulta decisiva en las perspectivas de negocio de la

telefonía móvil, será la diversificación instrumental (respecto de los terminales) y

de servicios (respecto del acceso) la que, de manera un tanto inopinada, extraiga

a la telefonía móvil del ámbito estricto de la tecnología de voz para convertirla en

una tecnología de acceso a datos, iniciando así su proceso de mediatización.

En este sentido, la implantación de los mensajes cortos (SMS) constituye un hito

sociológico y comercial que sólo recientemente empieza a ser estudiado

(Fortunati, 2000; Eldridge y Grinter, 2001) y que ha sido señalado como epítome

de oportunidad de negocio sobrevenida (Mattinen, 2002; Telefónica Móviles,

2004). Desde su implantación en 1994, el SMS ha alcanzado una penetración de

entre el 70 y el 90 % entre los usuarios jóvenes (de 14 a 30 años) (Mattinen,

2002).

A las condiciones de ahorro en los costes de la comunicación (limita el tiempo de

conexión al momento del envío), seguridad de destino (más del 90 % de los

mensajes personales son respondidos inmediatamente o en un lapso de tiempo

breve) y discreción (el nivel de interferencia en la vida cotidiana es menor que el


de la conversación), el SMS añade dos componentes clave: de un lado, la

configuración de su uso como ‗conector emocional‘ (uso generalizado del SMS en

grupos primarios como prueba de proximidad emocional y/o afectiva) (Eldridge y

Grinter, 2001; Lasen, 2002); por otro, su versatilidad como ‗conector institucional‘

(canal de comunicación comercial, empresarial-organizacional, etc.) (Fortunati,

2000). Pero, sobre todo, la importancia del SMS en la evolución de la telefonía

móvil reside en que implica una ruptura en la concepción de la tecnología (paso de

la transmisión de voz a la transmisión de datos), abriendo la puerta al desarrollo

del teléfono móvil como dispositivo de acceso a contenidos y publicidad (paso de

la conectividad interindividual a la conectividad medio/usuario).

La implantación masiva del SMS, por tanto, constituye el punto de inflexión por el

que la telefonía móvil pasa a ser, con pleno derecho, un factor relevante de la

Sociedad de la Información. En este sentido, la propia evolución tecnológica y de

uso del SMS se plantea como un correlato de la evolución de la telefonía móvil en

cuanto a aplicaciones y servicios:

Por una parte, el incremento y diversificación de formatos de datos demanda

un desarrollo coherente de estándares tecnológicos de intercambio: el EMS

(Enhanced Messaging Service) añade al envío de texto la posibilidad de transmitir

imágenes, animaciones y sonidos en soporte SMS para GSM y GPRS; y, a partir

de 2002, el MMS (Multimedia Messaging Service) hace posible el envío

de datos en forma de imágenes (JPEG), vídeo (MPEG), sonido (MP3, MIDI) y

aplicaciones (JAVA) para GPRS y 3G.

Finalmente, a partir de los estándares 3G, 3.5 G e iMode, el IMS incorpora la

transmisión de datos en formato IP, planteando el horizonte de una creciente

compatibilidad con los estándares de Internet.

1.2.3 Tercera Generación

La 3G o Tercera Generación de comunicaciones móviles representan el conjunto

de estándares diseñados con el objetivo de implantar unas redes completamente


nuevas que soportaran mayor capacidad para la transmisión de datos en

movilidad frente a sistemas anteriores. El desarrollo de la 3G supone la llegada de

la banda ancha a las comunicaciones móviles.

Ya en 1985, la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU) comenzó a

definir la visión de lo que hoy se conoce como sistemas de comunicaciones

móviles de 3G, denominados por aquel entonces como Future Public Land Mobile

Telecommunications Systems (FPLMTS) y posteriormente International Mobile

Telecommunications-2000 (IMT-2000).

Desde entonces la ITU comenzó a dar los pasos necesarios hacia la 3G,

reservando las bandas frecuencias a nivel internacional que en el futuro

emplearían los sistemas 3G. Al mismo tiempo definió los principales objetivos de

la familia de estándares IMT-2000:

Mayor eficiencia y capacidad que las generaciones anteriores.

Nuevos servicios, tales como la conexión de PCs a través de redes móviles

y aplicaciones multimedia.

Ancho de banda dinámico, es decir, adaptable a las necesidades de cada

aplicación.

Mayor flexibilidad en términos de utilización de múltiples estándares,

bandas de frecuencia y compatibilidad con estándares predecesores.

Itinerancia entre redes basadas en estándares distintos.

Integración de las redes satélite y de acceso fijo inalámbrico en las propias

redes celulares.

Mayor velocidad de acceso, inicialmente de hasta 384 kbps para

comunicaciones móviles y de 2 Mbps para accesos fijos¸ hasta alcanzar en el

futuro los 20 Mbps.

http://es.wikitel.info/wiki/IMT-2000


http://es.wikitel.info/wiki/Itinerancia


Con estas premisas en 1998 la ITU recibió 15 propuestas remitidas por diferentes

grupos y asociaciones para convertirse en estándares 3G. En este proceso

numerosas iniciativas se unieron para ofrecer candidaturas de mayor solidez,

hasta configurar finalmente la lista de estándares aceptada por la ITU en mayo de

2000.

Gracias al esfuerzo de armonización realizado a nivel internacional la lista de

estándares 3G englobados bajo las siglas IMT-2000 quedó del siguiente modo: W-

CDMA, Time División-CDMA (TD-CDMA) conocido también como Time División

Dúplex (TDD), Time Division-SynchronousCDMA (TD-SCDMA), CDMA2000 y

UWC-136.

W-CDMA es parte de una especificación más amplia conocida como Universal

Mobile Telecommunication System (UMTS), que contó con el apoyo de grupos de

Japón (Association of Radio Industries and Businesses, ARIB) y Europa (ETSI).

Se trata de un estándar compatible con el estándar GSM (nótese sin embargo que

el sistema GSM no es compatible con W-CDMA; se dice por tanto que W-CDMA

es compatible hacia atrás con GSM).

CDMA2000 contó por su parte con el apoyo de organizaciones de Estados Unidos

(Telecommunications Industry Association, TIA) y de Corea del Sur

(Telecommunications Technology Association, TTA), pensado para ser compatible

hacia atrás con el estándar IS-95B (CDMAOne).

La TIA propuso también otro estándar, UWC-136, finalmente adoptado para

garantizar la compatibilidad hacia atrás con los sistemas IS-136. Posteriormente el

Universal Wireless Communications Consortium (UWCC) denominó a este

estándar como TDMA-EDGE e IS-136HS. Cabe destacar que el estándar es

compatible hacia atrás con IS-136 y GSM.

En resumen, existen distintos sistemas y estándares 3G que han surgido en

diferentes áreas geográficas, todos ellos con características técnicas propias


(rango de frecuencias del espectro y tecnologías de multiplexación,

principalmente).

Los sistemas de 3G suponen un paso definitivo en el proceso de convergencia en

servicios, ya que además de implementar una arquitectura abierta, dinámica y de

fácil interoperabilidad ofrecen unas velocidades de acceso suficientes para el

desarrollo de servicios multimedia en movilidad.

1.2.4 Cuarta Generación

Aunque parece aventurado hablar de una 4G (también llamada B3G, Beyond 3G)

cuando la 3G comenzó a comercializarse recientemente, antes incluso de que la

3G fuera lanzada ya había comenzado a gestarse el concepto de 4G e incluso de

una 5G.

De este modo, siguiendo el paradigma de evolución tecnológica por generaciones

móviles, se esperaba que la 4G siguiera a la 3G, apareciendo los primeros

sistemas comerciales entre 2010 y 2015, como una red de radio de banda ancha

de gran velocidad. Esta visión, conocida como evolución lineal de la 4G, no cuenta

con el consenso de todos los agentes de la industria del móvil y ha sido objeto de

numerosas críticas en diferentes foros organizados por la ITU o el WWRF entre

otros.

La visión lineal contempla el desarrollo de redes 4G que ofrecen velocidades de

acceso superiores a los 100 Mbps, y que se comercializarían una vez que los

sistemas 3G hubieran alcanzado todo su potencial tecnológico y de negocio.

Además, las redes 4G permitirían la interoperabilidad e interconexión completa

con otros dispositivos móviles. En cuanto a su topología, se confiaba en que el

diseño seguiría el patrón de una red celular al igual que las generaciones

precedentes.

Esta visión no es compartida por todo el mundo, existiendo la opinión de que la

evolución de las comunicaciones móviles se encuentra en un momento de ruptura


del ciclo lineal al que hemos asistido en la última década. De este modo la 4G se

concibe como una evolución convergente, basada en la combinación de múltiples

redes y tecnologías móviles y de acceso inalámbrico, que complementarían a los

actuales sistemas 3G. Estas tecnologías complementarias tendrían su máximo

exponente en los sistemas de acceso fijo inalámbrico (que ofrecen movilidad

limitada) WiFi, WiMAX y sus sucesivas evoluciones.

En cualquier caso es pronto para conocer cuál será la configuración futura de la

4G, por lo que durante los sucesivos años se espera que convivan tanto sistemas

y estándares desarrollados con una filosofía continuista o lineal con respecto a las

generaciones anteriores, como sistemas híbridos que combinen las prestaciones

de los sistemas celulares actuales con los de acceso inalámbrico de banda ancha.

El mayor o menor éxito de ambas opciones es difícil de valorar y responderá a

complejas combinaciones de factores como la futura gestión del espectro

radioeléctrico, la evolución tecnológica de procesadores, baterías, terminales y

equipos de red, o la habilidad de los operadores para abstraer al usuario de las

complejidades técnicas y ofrecer al usuario los servicios y aplicaciones que

demanda.

2. CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE COMUNICACIONES MOVILES

2.1 Composición de un sistema de comunicaciones móviles

Lo primero a lo que nos enfrentamos al diseñar la estructura de red para un

sistema de telefonía móvil es la limitación en el rango de frecuencias disponibles.

Cada "conversación" (o cada cliente de tráfico de datos) requiere un mínimo

de ancho de banda para que pueda transmitirse correctamente. A cada operador

en el mercado se le asigna cierto ancho de banda, en ciertas frecuencias

delimitadas, que debe repartir para el envío y la recepción del tráfico a los distintos

usuarios (que, por una parte, reciben la señal del otro extremo, y por otra envían

su parte de la ―conversación‖). Por tanto, no puede emplearse una sola antena

para recibir la señal de todos los usuarios a la vez, ya que el ancho de banda no


sería suficiente; y además, deben separarse los rangos en que emiten unos y

otros usuarios para evitar interferencias entre sus envíos. A este problema, o más

bien a su solución, se le suele referir como reparto del espectro o división del

acceso al canal. El sistema GSM basa su división de acceso al canal en combinar

los siguientes modelos de reparto del espectro disponible. El primero es

determinante a la hora de especificar la arquitectura de red, mientras que el resto

se resuelve con circuitería en los terminales y antenas del operador:

Empleo de celdas contiguas a distintas frecuencias para repartir mejor las

frecuencias (SDMA, Space División Multiple Access o acceso múltiple por división

del espacio); reutilización de frecuencias en celdas no contiguas;

División del tiempo en emisión y recepción mediante TDMA (Time División

Multiple Access, o acceso múltiple por división del tiempo);

Separación de bandas para emisión y recepción y subdivisión en canales

radioeléctricos (protocolo FDMA, Frequency División Multiple Access o acceso

múltiple por división de la frecuencia);

Variación pseudoaleatoria de la frecuencia portadora de envío de terminal a

red (FHMA, Frequency Hops Multiple Access o acceso múltiple por saltos de

frecuencia).

La BSS, capa inferior de la arquitectura (terminal de usuario – BS – BSC),

resuelve el problema del acceso del terminal al canal. La siguiente capa (NSS) se

encargará, por un lado, del enrutamiento (MSC) y por otro de la identificación del

abonado, tarificación y control de acceso (HLR, VLR y demás bases de datos del

operador). Este párrafo con tantas siglas se explica a continuación con más calma,

pero sirve de resumen general de la arquitectura de red empleada.

Por otra parte, las comunicaciones que se establezcan viajarán a través de

distintos sistemas. Para simplificar, se denomina canal de comunicaciones a una

comunicación establecida entre un sistema y otro, independientemente del método

que realmente se emplee para establecer la conexión. En GSM hay definidos una

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Divisi%C3%B3n_del_acceso_al_canal&action=edit&redlink=1

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http://es.wikipedia.org/wiki/SDMA

http://es.wikipedia.org/wiki/TDMA

http://es.wikipedia.org/wiki/FDMA

http://es.wikipedia.org/wiki/NSS

http://es.wikipedia.org/wiki/Canal


serie de canales lógicos para el tráfico de llamadas, datos, señalización y demás

propósitos.

Capa de radio y control de radio: subsistema de estaciones base o BSS

Esta capa de red se ocupa de proporcionar y controlar el acceso de los terminales

al espectro disponible, así como del envío y recepción de los datos.

División en celdas: estaciones base o BS

Figura 1. Esquema general de una red GSM.

El sistema debe ser capaz de soportar una gran carga de usuarios, con muchos

de ellos utilizando la red al mismo tiempo. Si sólo hubiera una antena para todos

los usuarios, el espacio radioeléctrico disponible se saturaría rápidamente por falta

de ancho de banda. Una solución es reutilizar las frecuencias disponibles. En lugar

de poner una sola antena para toda una ciudad, se colocan varias, y se programa

el sistema de manera que cada antena emplee frecuencias distintas a las de sus

vecinas, pero las mismas que otras antenas fuera de su rango. A cada antena se

le reserva cierto rango de frecuencias, que se corresponde con un cierto número

de canales radioeléctricos (cada uno de los rangos de frecuencia en que envía


datos una antena). Así, los canales asignados a cada antena de la red del

operador son diferentes a los de las antenas contiguas, pero pueden repetirse

entre antenas no contiguas.

Además, se dota a las antenas de la electrónica de red necesaria para

comunicarse con un sistema central de control (y la siguiente capa lógica de la

red) y para que puedan encargarse de la gestión del interfaz radio: el conjunto de

la antena con su electrónica y su enlace con el resto de la red se llama estación

base (BS, Base Station). El área geográfica a la que proporciona cobertura una

estación base se llama celda o célula (del inglés cell, motivo por el cual a estos

sistemas se les llama a veces celulares). A este modelo de reparto del ancho de

banda se le denomina a veces SDMA o división espacial.

El empleo de celdas requiere de una capa adicional de red que es novedosa en el

estándar GSM respecto a los sistemas anteriores: es el controlador de estaciones

base, o BSC, (Base Station Controller) que actúa de intermediario entre el

―corazón‖ de la red y las antenas, y se encarga del reparto de frecuencias y el

control de potencia de terminales y estaciones base. El conjunto de estaciones

base coordinadas por un BSC proporcionan el enlace entre el terminal del usuario

y la siguiente capa de red, ya la principal, que veremos más adelante. Como capa

de red, el conjunto de BSs + BSC se denomina subsistema de estaciones base, o

BSS (Base Station subsystem).

Una estación base GSM puede alcanzar un radio de cobertura a su alrededor

desde varios cientos de metros (en estaciones urbanas) hasta un máximo práctico

de 35 km (en zonas rurales), según su potencia y la geografía del entorno. Sin

embargo, el número de usuarios que puede atender cada BS está limitado por el

ancho de banda (subdividido en canales) que el BSC asigna a cada estación, y

aunque podría pensarse que las estaciones base deberían tener una gran

potencia para cubrir mayor área, tienen una potencia nominal de 320 W como

máximo (frente a las antenas de FM o televisión, que poseen potencias de emisión

de miles de Watts, un valor casi despreciable) y de hecho siempre emiten al

http://es.wikipedia.org/wiki/Cobertura


http://es.wikipedia.org/wiki/Frecuencia_Modulada


menor nivel de potencia posible para evitar interferir con celdas lejanas que

pudieran emplear el mismo rango de frecuencias, motivo por el cual es raro que se

instalen modelos de más de 40 W. Es más, en zonas urbanas muy pobladas o

túneles se instala un mayor número de BSs de potencia muy limitada (menor que

2,5 W) para permitir la creación de las llamadas pico y microceldas, que permiten

mejor reutilización de las frecuencias (cuantas más estaciones, más reutilización

de frecuencias y más usuarios admisibles al mismo tiempo) o bien dan cobertura

en lugares que una BS normal no alcanza o precisan de gran capacidad (túneles

de metro o de carreteras, espacios muy concurridos, ciudades muy pobladas).

Por tanto, en zonas donde exista una gran concentración de usuarios, como

ciudades, debe instalarse un gran número de BSs de potencia muy limitada, y en

zonas de menor densidad de uso, como áreas rurales, puede reducirse el número

de estaciones y ampliar su potencia. Esto asegura además mayor duración de la

batería de los terminales y menor uso de potencia de las estaciones base.

Además, el terminal no se encuentra emitiendo durante el transcurso de toda la

llamada. Para ahorrar batería y permitir un uso más eficiente del espectro, se

emplea el esquema de transmisión TDMA (Time División Multiple Access, o

acceso múltiple por división del tiempo). El tiempo se divide en unidades básicas

de 4,615 ms, y éstas a su vez en 8 time slots o ranuras de tiempo de 577 μs.

Durante una llamada, se reserva el primer time slot para sincronización, enviada

por la BS; unos slots más tarde, el terminal emplea un slot para enviar de terminal

a BS y otro para recibir, y el resto quedan libres para el uso de otros usuarios en la

misma BS y canal. Así se permite un buen aprovechamiento del espectro

disponible y una duración de batería superior, al no usar el emisor del terminal

constantemente sino sólo una fracción del tiempo.

Handover: el controlador de estaciones base o BSC

Al mismo tiempo, la comunicación no debe interrumpirse porque un usuario se

desplace y salga de la zona de cobertura de una BS, deliberadamente limitada

para que funcione bien el sistema de celdas. Tanto el terminal del usuario como la

http://es.wikipedia.org/wiki/Handover


BS calibran los niveles de potencia con que envían y reciben las señales e

informan de ello al controlador de estaciones base o BSC (Base Station

Controller). Además, normalmente varias estaciones base al mismo tiempo

pueden recibir la señal de un terminal y medir su potencia. De este modo, el

controlador de estaciones base o BSC puede detectar si el usuario va a salir de

una celda y entrar en otra, y avisa a ambas BSs y al terminal para el proceso de

salto de una BS a otra: es el proceso conocido como handover o traspaso entre

celdas, una de las tres labores del BSC, que en uso–. En ese caso el BSC remite

al terminal a otra estación contigua, menos saturada, incluso aunque el terminal

tenga que emitir con más potencia. Por eso es habitual percibir cortes de la

comunicación en zonas donde hay muchos usuarios al mismo tiempo. Esto nos

indica la segunda y tercera labor del BSC, que son controlar la potencia y la

frecuencia a la que emiten tanto los terminales como las BSs para evitar cortes

con el menor gasto de batería posible.

Señalización

Además del uso para llamadas del espectro, reservando para ello los canales

precisos mientras se estén usando, el estándar prevé que el terminal envíe y

reciba datos para una serie de usos de señalización, como por ejemplo el registro

inicial en la red al encender el terminal, la salida de la red al apagarlo, el canal en

que va a establecerse la comunicación si entra o sale una llamada, la información

del número de la llamada entrante... Y prevé además que cada cierto tiempo el

terminal avise a la red de que se encuentra encendido para optimizar el uso del

espectro y no reservar capacidad para terminales apagados o fuera de cobertura.

Este uso del transmisor, conocido como ráfagas de señalización, ocupa muy poca

capacidad de red y se utiliza también para enviar y recibir los mensajes cortos

SMS sin necesidad de asignar un canal de radio. Es sencillo escuchar una ráfaga

de señalización si el teléfono se encuentra cerca de un aparato susceptible de

captar interferencias, como un aparato de radio o televisión.

http://es.wikipedia.org/wiki/Handover

http://es.wikipedia.org/wiki/Interferencia


En GSM se definen una serie de canales para establecer la comunicación, que

agrupan la información a transmitir entre la estación base y el teléfono. Se definen

los siguientes tipos de canal:

Canales de tráfico (Traffic Channels, TCH): albergan las llamadas en

proceso que soporta la estación base.

Canales de control.

Canales de difusión (Broadcast Channels, BCH).

Canal de control broadcast (Broadcast Control Channel, BCCH):

comunica desde la estación base al móvil la información básica y los

parámetros del sistema.

Canal de control de frecuencia (Frequency Control Channel, FCCH):

comunica al móvil (desde la BS) la frecuencia portadora de la BS.

Canal de control de sincronismo (Synchronization Control Channel,

SCCH). Informa al móvil sobre la secuencia de entrenamiento

(training) vigente en la BS, para que el móvil la incorpore a sus

ráfagas.

Canales de control dedicado (Dedicated Control Channels, DCCH).

Canal de control asociado lento (Slow Associated Control Channel,

SACCH).

Canal de control asociado rápido (Fast Associated Control Channel,

FACCH).

Canal de control dedicado entre BS y móvil (Stand-Alone Dedicated

Control Channel, SDCCH).

Canales de control común (Common Control Channels, CCCH).

Canal de aviso de llamadas (Paging Channel, PCH): permite a la BS

avisar al móvil de que hay una llamada entrante hacia el terminal.

Canal de acceso aleatorio (Random Access Channel, RACH):

alberga las peticiones de acceso a la red del móvil a la BS.

http://es.wikipedia.org/wiki/Canal


Canal de reconocimiento de acceso (Access-Grant Channel, AGCH):

procesa la aceptación, o no, de la BS de la petición de acceso del

móvil.

Canales de Difusión Celular (Cell Broadcast Channels, CBC).

Subsistema de red y conmutación o NSS

El subsistema de red y conmutación (Network and Switching System o NSS),

también llamado núcleo de red (Core Network), es la capa lógica de enrutamiento

de llamadas y almacenamiento de datos. Notemos que, hasta el momento, sólo

teníamos una conexión entre el terminal, las estaciones base BS y su controlador

BSC, y no se indicaba manera de establecer conexión entre terminales o entre

usuarios de otras redes. Cada BSC se conecta al NSS, y es éste quien se encarga

de tres asuntos:

Enrutar las transmisiones al BSC en que se encuentra el usuario

llamado (central de conmutación móvil o MSC).

Dar interconexión con las redes de otros operadores.

Dar conexión con el subsistema de identificación de abonado y las

bases de datos del operador, que dan permisos al usuario para

poder usar los servicios de la red según su tipo de abono y estado de

pagos (registros de ubicación base y visitante, HLR y VLR).

Central de conmutación móvil o MSC

La central de conmutación móvil o MSC (Mobile Switching Central) se encarga de

iniciar, terminar y canalizar las llamadas a través del BSC y BS correspondientes

al abonado llamado. Es similar a una centralita telefónica de red fija, aunque como

los usuarios pueden moverse dentro de la red realiza más actualizaciones en su

base de datos interna.

http://es.wikipedia.org/wiki/Difusi%C3%B3n_Celular


Cada MSC está conectado a los BSCs de su área de influencia, pero también a su

VLR, y debe tener acceso a los HLRs de los distintos operadores e interconexión

con las redes de telefonía de otros operadores.

Registros de ubicación base y visitante (HLR y VLR)

El HLR (Home Location Register, o registro de ubicación base) es una base de

datos que almacena la posición del usuario dentro de la red, si está conectado o

no y las características de su abono (servicios que puede y no puede usar, tipo de

terminal, etcétera). Es de carácter más bien permanente; cada número de teléfono

móvil está adscrito a un HLR determinado y único, que administra su operador

móvil.

Al recibir una llamada, el MSC pregunta al HLR correspondiente al número

llamado si está disponible y dónde está (es decir, a qué BSC hay que pedir que le

avise) y enruta la llamada o da un mensaje de error.

El VLR (Visitor Location Register o registro de ubicación de visitante) es una base

de datos más volátil que almacena, para el área cubierta por un MSC, los

identificativos, permisos, tipos de abono y localizaciones en la red de todos los

usuarios activos en ese momento y en ese tramo de la red. Cuando un usuario se

registra en la red, el VLR del tramo al que está conectado el usuario se pone en

contacto con el HLR de origen del usuario y verifica si puede o no hacer llamadas

según su tipo de abono. Esta información permanece almacenada en el VLR

mientras el terminal de usuario está encendido y se refresca periódicamente para

evitar fraudes (por ejemplo, si un usuario de prepago se queda sin saldo y su VLR

no lo sabe, podría permitirle realizar llamadas).

Tengamos en cuenta que el sistema GSM permite acuerdos entre operadores

para compartir la red, de modo que un usuario en el extranjero –por ejemplo—

puede conectarse a una red (MSC, VLR y capa de radio) de otro operador. Al

encender el teléfono y realizar el registro en la red extranjera, el VLR del operador

extranjero toma nota de la información del usuario, se pone en contacto con el


HLR del operador móvil de origen del usuario y le pide información sobre las

características de abono para permitirle o no realizar llamadas. Así, los distintos

VLRs y HLRs de los diferentes operadores deben estar interconectados entre sí

para que todo funcione. Para este fin existen protocolos de red especiales,

como SS7 o IS-41; los operadores deciden qué estándar escoger en sus acuerdos

bilaterales de roaming (itinerancia) e interconexión.

2.2 Establecimiento de llamada telefónica en sistema celular

Una red convergente está formada por:

• Clientes, las estaciones de trabajo o dispositivos utilizados por los usuarios para

comunicarse con la red o con otros usuarios. Algunos ejemplos incluyen PC,

teléfonos y cámaras de video.

• Aplicaciones específicas para ambientes de estándares abiertos, como sistemas

de respuesta interactiva de voz (IVR, por sus siglas en inglés), centros de

llamadas multimedia y mensajería unificada, entre otras.

• Infraestructura, que en realidad es la red sobre la cual residen clientes y

aplicaciones. La red está basada en IP, utilizando la inteligencia inherente a las

plataformas para ofrecer flexibilidad y escalabilidad en el soporte a la

convergencia de diferentes medios.

En las redes de área amplia (WAN, por sus siglas en inglés), es importante

considerar varios puntos para tener una red perfecta, con un eficiente transporte

de datos, voz y video en un área amplia. Estas consideraciones incluyen:

• Calidad del Servicio (QoS):

— Encolamiento.

— Herramientas efectivas para los enlaces lentos.

http://es.wikipedia.org/wiki/SS7

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=IS-41&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Itinerancia


— Modelado del Tráfico.

• Control de Admisión.

• Compresión de voz y de encabezados IP.

• Grupos de servidores para procesamiento de señales digitales.

Si bien la creación de una red convergente tiene múltiples ventajas, algunos de los

sistemas de voz y video existentes en las empresas tendrán que pasar por un

proceso de migración al ―Nuevo Mundo‖. La infraestructura debe incluir interfaces

y características necesarias para integrar PBX existentes, correo de voz y

sistemas de directorio a la nueva red. Los productos típicos utilizados para crear

una infraestructura incluyen gateways de voz y de video, ruteadores, switches, y

sistemas de aplicaciones de voz.

2.3 Clasificación de los sistemas de comunicaciones móviles y Modo de

funcionamiento

2.3.1 Primera Generación

Los sistemas de comunicaciones móviles de primera generación o 1G representan

al conjunto de estándares celulares que emplean tecnologías analógicas, por lo

que comúnmente se habla indistintamente de sistemas analógicos o 1G.

Se trataba de sistemas pioneros que introducían por primera vez una

característica revolucionaria para los servicios de comunicación comerciales de los

años 80, como era la movilidad. Por ello a pesar de que sus prestaciones fueron

ampliamente superadas por sistemas más modernos (de 2G), significaron un

punto de partida de éxito para el posterior desarrollo de las comunicaciones

móviles.

La principal característica de estos sistemas era su capacidad para ofrecer

servicios de comunicación de voz sobre conmutación de circuitos. Además de la


voz, permitían la transmisión de datos empleando módems analógicos

convencionales, aunque con una capacidad muy limitada (difícilmente superaban

los 4800 bps). Una de las limitaciones de esta tecnología es que la señalización se

realizaba "en banda", por lo que, además de ser perceptible por el usuario, no

permitía el uso de telefax y módems.

Dentro la familia genérica de sistemas 1G, cabe destacar los siguientes

estándares

AMPS (Advanced Mobile Phone System) operaba en 800 MHz y fue

utilizado en buena parte de América, África, Europa del Este y Rusia.

ETACS (Extended Total Access Communications System) fue desplegado

principalmente en Europa, y utilizaba la banda de 900MHz.

NMT (Nordic Mobile Telephone) operaba en los países escandinavos en la

banda de 900 MHz. Cuya versión, en la banda de 450 Mhz se utilizó en la

telefonía móvil pública de España, aún en la época de monopolio. Con dicho

motivo en 1983 se estableció en Zamudio, Vizcaya, un fabricante de terminales y

estaciones base, Indelec, que fabricó equipos NMT hasta que, cuando Philips

cesó su actividad de fabricante de equipos y estaciones base NMT, fue adquirido

por Ericsson.

2.3.2 Segunda Generación

La 2G o Segunda Generación de comunicaciones móviles representa al conjunto

de familias de estándares y sistemas de comunicaciones móviles digitales de

banda estrecha.

Desde el nacimiento de los primeros sistemas comerciales analógicos de 1G a

finales de la década de los setenta y hasta comienzos de los noventa, se

comprobó la necesidad de desarrollar estándares comunes a nivel regional, ya

que los sistemas 1G eran todos propietarios (desarrollados por empresas privadas

como AT&T, Motorola o Ericsson) y ello dificultaba el desarrollo de mercados de

mayor volumen de clientes.


Esta situación desembocó en un proceso de estandarización que se desarrolló en

el ámbito de industrias regionales (EEUU, Canadá, Europa, Japón y Corea del Sur

principalmente), lo que por un lado mejoró la compatibilidad intrarregional pero

mantuvo las diferencias entre regiones.

Por ello la implantación de los estándares se ha realizado típicamente dentro de

las industrias de origen y sus áreas económicas de influencia. Esta regionalización

supuso también la utilización de diferentes bandas de frecuencia en función del

estándar

El fruto de este proceso fue un conjunto de sistemas 2G que supusieron un

importante salto cualitativo al introducir por primera vez la digitalización en los

servicios móviles de voz. Además estos sistemas permitían también la transmisión

de datos a baja velocidad (desde 9,6 kbps hasta 14,4 kbps) y el intercambio de

mensajes entre usuarios.

Las dos principales industrias impulsoras de los sistemas 2G, EEUU y Europa,

desarrollaron numerosos estándares, de los que destacaron los siguientes por su

gran presencia en el mercado:

IS-136 o D-AMPS, en EEUU.

GSM, Global System for Mobile Communications, principalmente en

Europa.

ITU IS-95, también conocido como CDMAOne, muy extendido en EEUU y

Asia.

2.3.3 Segunda y Media Generación 2.5G

El Grupo de Desarrollo CDMA, en colaboración con el Grupo de Trabajo TR-45.5

de la Telecommunications Industry Association estadounidense (TIA), completó

una propuesta de estándar conocida como Radio Transmission Technology (RTT)

en 1998. Dicha propuesta trazaba la línea de evolución desde el estándar

http://es.wikitel.info/wiki/IS-136

http://es.wikitel.info/wiki/GSM

http://es.wikitel.info/wiki/IS-95


CDMAOne (IS-95) hasta los futuros sistemas 3G, gracias a los estándares

intermedios IS-95 A, B y C. Esta transición era mucho más simple que la

equivalente de GSM a GPRS, ya que permitía la reutilización de la mayor parte de

la infraestructura de la red, quedando las mejoras basadas en actualizaciones de

software, lo que ofrecía importantes ahorros en el proceso de migración.

Así a finales de 1999, AirTouch Communications (actual Vodafone) y GTE

Wireless (actual Verizon Wireless) lanzaron un servicio de conmutación de

circuitos de 14,4 kbps basado en el estándar IS-95A sobre sus redes CDMA.

Posteriormente el siguiente paso en la evolución, el IS-95B, introducía velocidades

de 64 kbps, ya sobre conmutación de paquetes. Este estándar fue utilizado en

Corea del Sur y Japón desde finales de 1999.

Por su parte, el IS-95C (también conocido como 1xRTT o CDMA2000 1x) ofrecía

inicialmente velocidades de hasta 144 kbps. En enero de 2000, Qualcomm y

Hitachi anunciaron sus planes para desarrollar conjuntamente un estándar que

pudiera alcanzar velocidades de hasta 2,4 Mbps. Así Qualcomm diseñó el sistema

conocido como High Data Rate (HDR) para implementarse en sus redes basadas

en la modulación CDMA. Posteriormente el sistema HDR dio paso al TIA/EIA/IS-

856 ―CDMA2000, High Data Rate Air Interface Specifications‖, denominación

formal del estándar conocido como 1xEV, adoptado por el 3GPP2 en 2001.

1xEV permite acceso móvil a Internet, email y transmisión de datos (incluidas

aplicaciones multimedia), además de servicios de mensajería.

2.3.4 Tercera Generación

La 3G o Tercera Generación de comunicaciones móviles representa el conjunto de

estándares diseñados con el objetivo de implantar unas redes completamente

nuevas que soportaran mayor capacidad para la transmisión de datos en

movilidad frente a sistemas anteriores. El desarrollo de la 3G supone la llegada de

la banda ancha a las comunicaciones móviles.


Ya en 1985, la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU) comenzó a

definir la visión de lo que hoy se conoce como sistemas de comunicaciones

móviles de 3G, denominados por aquel entonces como Future Public Land Mobile

Telecommunications Systems (FPLMTS) y posteriormente International Mobile

Telecommunications-2000 (IMT-2000).

Desde entonces la ITU comenzó a dar los pasos necesarios hacia la 3G,

reservando las bandas frecuencias a nivel internacional que en el futuro

emplearían los sistemas 3G. Al mismo tiempo definió los principales objetivos de

la familia de estándares IMT-2000:

Mayor eficiencia y capacidad que las generaciones anteriores.

Nuevos servicios, tales como la conexión de PCs a través de redes móviles

y aplicaciones multimedia.

Ancho de banda dinámico, es decir, adaptable a las necesidades de cada

aplicación.

Mayor flexibilidad en términos de utilización de múltiples estándares,

bandas de frecuencia y compatibilidad con estándares predecesores.

Itinerancia entre redes basadas en estándares distintos.

Integración de las redes satélite y de acceso fijo inalámbrico en las propias

redes celulares.

Mayor velocidad de acceso, inicialmente de hasta 384 kbps para

comunicaciones móviles y de 2 Mbps para accesos fijos¸ hasta alcanzar en el

futuro los 20 Mbps.



http://es.wikitel.info/wiki/Itinerancia


2.3.5 Cuarta Generación

La 4G está basada totalmente en IP siendo un sistema de sistemas y una red de

redes, alcanzándose después de la convergencia entre las redes de cables e

inalámbricas así como en ordenadores, dispositivos eléctricos y en tecnologías de

la información así como con otras convergencias para proveer velocidades de

acceso entre 100 Mbps en movimiento y 1 Gbps en reposo, manteniendo una

calidad de servicio (QoS) de punta a punta (end-to-end) de alta seguridad para

permitir ofrecer servicios de cualquier clase en cualquier momento, en cualquier

lugar, con el mínimo costo posible.

El WWRF (Wireless World Research Forum) define 4G como una red que funcione

en la tecnología de Internet, combinándola con otros usos y tecnologías tales

como Wi-Fi y WiMAX. La 4G no es una tecnología o estándar definido, sino una

colección de tecnologías y protocolos para permitir el máximo rendimiento de

procesamiento con la red inalámbrica más barata. El IEEE aún no se ha

pronunciado designando a la 4G como ―más allá de la 3G‖.

En Noruega y Japón ya se está experimentando con las tecnologías de cuarta

generación, estando TeliaSonera en el país escandinavo y NTT DoCoMo en el

asiático, a la vanguardia. Ésta última realizó las primeras pruebas con un éxito

rotundo (alcanzó 100 Mbps en un vehículo a 200 km/h) y espera poder lanzar

comercialmente los primeros servicios de 4G en el año 2010. En

España Yoigoespera poder empezar a desplegar su red 4G en 2011.

El concepto de 4G englobado dentro de ‗Beyond 3-G‘ incluye técnicas de

avanzado rendimiento radio como MIMO y OFDM. Dos de los términos que

definen la evolución de 3G, siguiendo la estandarización del 3GPP,

serán LTE (‗Long Term Evolution‘) para el acceso radio, y SAE (‗Service

Architecture Evolution‘) para la parte núcleo de la red. Como características

principales tenemos:

http://es.wikipedia.org/wiki/Protocolo_IP

http://es.wikipedia.org/wiki/Mbps

http://es.wikipedia.org/wiki/Gbps

http://es.wikipedia.org/wiki/QoS

http://es.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi

http://es.wikipedia.org/wiki/WiMAX

http://es.wikipedia.org/wiki/IEEE

http://es.wikipedia.org/wiki/TeliaSonera

http://es.wikipedia.org/wiki/2010

http://es.wikipedia.org/wiki/Yoigo

http://es.wikipedia.org/wiki/MIMO

http://es.wikipedia.org/wiki/OFDM

http://es.wikipedia.org/wiki/3G

http://es.wikipedia.org/wiki/3GPP

http://es.wikipedia.org/wiki/LTE_Long_Term_Evolution

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=SAE_Service_Architecture_Evolution&action=edit&redlink=1


Para el acceso radio abandona el acceso tipo CDMA característico

de UMTS.

Uso de SDR (Software Defined Radios) para optimizar el acceso radio.

La red completa prevista es todo IP.

Las tasas de pico máximas previstas son de 100 Mbps en enlace

descendente y 50 Mbps en enlace ascendente (con un ancho de banda en ambos

sentidos de 20Mhz).

Los nodos principales dentro de esta implementación son el ‗Evolved Node B‘

(BTS evolucionada), y el 'System Access Gateway', que actuará también como

interfaz a internet, conectado directamente al Evolved Node B. El servidor RRM

será otro componente, utilizado para facilitar la inter-operabilidad con otras

tecnologías.

Tanto WiMax como LTE son tecnologías rivales en el mercado de cuarta

generación de redes móviles, o 4G,

Sistemas Trunking

La radio Trunking recibió su nombre de la ' línea interurbana ' que se utiliza en

comunicaciones comerciales del teléfono.

Puesto simplemente, es un ' tronco ' una trayectoria de comunicación entre dos o

más puntos, típicamente entre sede de la compañía del teléfono y unos o más

usuarios.

La línea interurbana comparte el tiempo con varios y diversos usuarios, pero los

usuarios del servicio telefónico no necesitan estar enterados de este

compartimiento. Una parte pone una llamada a otra y se termina la llamada; el

funcionamiento interno del sistema de teléfono es transparente a los usuarios.

El excedente a de la comunicación por radio trunked el sistema es absolutamente

similar a tales sistemas de teléfono. Las unidades de radio que transmiten y de

reciben se pueden pensar en cómo las partes a llamar y de recibir, y el sistema

http://es.wikipedia.org/wiki/CDMA

http://es.wikipedia.org/wiki/UMTS


trunking-radio se puede pensar en cómo el equipo de la compañía de teléfono. En

vez de las líneas telefónicas, el sistema de radio utiliza los canales de radio para

poner llamadas.

Como con el sistema de teléfono, los usuarios de radio no están enterados de qué

canal de radio particular están comunicando encima. Evidente es que una

trayectoria de comunicación se ha establecido entre los usuarios.

El trunking es un sistema de radio de varios canales aumenta la eficacia del

sistema de radio dinámicamente manejando el uso de un canal de radio.

Esto es logrado por el control de computadora de los canales de radio y la

eliminación virtual del retraso experimentado por las unidades del campo en la

obtención de un canal de radio claro.

Cada trunked las aplicaciones de radio del sistema son dos tipos de designaciones

de canal de radio: control (o datos) y canales del tráfico (o voz).

Un canal del control se debe señalar en cada sitio y los canales restantes se

utilizan como canales del tráfico.

El canal del control se utiliza para enviar la información digital entre las unidades

de radio y el material informático que controlan la operación del sistema.

Los canales del tráfico se utilizan para enviar las comunicaciones reales (voz o los

datos) entre las radios.

Un intercambio simplificado entre la unidad de radio y el equipo del sitio puede ser

descrito como sigue:

La unidad de radio escucha continuamente las instrucciones que esperan

del canal del control.


Cuando una llamada debe ser colocada, el usuario presiona su "put to talk"

el interruptor (PTT); la radio después envía un mensaje digital corto sobre el canal

del control y dice a equipo del sitio que necesite un canal comunicarse.

El equipo del sitio oye el pedido un canal y asigna un canal de trabajo

disponible enviando un mensaje digital de vuelta sobre el canal del control.

La unidad de radio recibe la asignación de trabajo del canal y fija su

transmisor y recibe frecuencias al nuevo canal.

La unidad de radio y el canal de trabajo realizan una "conexión de alta

velocidad".

La radio señala audiblemente al operador que se ha asignado un canal y

que las comunicaciones pueden comenzar.

Este procedimiento se puede repetir varias veces durante una secuencia de las

comunicaciones, y las transmisiones subsecuentes durante secuencia de las

comunicaciones se pueden hacer sobre de los canales de trabajo disponibles.

Todo que es evidente es que un canal claro está disponible para las

comunicaciones. El usuario no tiene que estar enterado de qué radiofrecuencias

particulares toma la comunicación a lugares.

Un código único de la dirección se asigna a cada radio. Este código identifica una

radio el llamar al equipo del sitio, y permite que el equipo del sitio llame unidades

de radio específicas. Las unidades de radio se pueden también repartir en ' grupos

de la charla de modo que los usuarios de radio con requisitos similares de la

comunicación puedan comunicarse con uno a.

Si usted está interesado en los detalles técnicos, el sistema del trunking de

Motorola SmartNet está utilizando teóricamente hasta 760 frecuencias del canal,

espaciadas igualmente en los canales de transmisión 12.5kHz o 25kHz. Están en

la mitad inferior del número de canal total, y recibiendo los canales esté en el

superior. En el control (datos) acanale la estación baja transmite 84 paquetes en

3600 bit/s con la modulación directa de la frecuencia del portador usando ajuste

del cambio de la frecuencia (FSK). Estos paquetes contienen diversa información


como: sistema identificación, datos y época actual, índice del canal que señala,

comando para la afiliación de radio a los grupos y grupos que trabajan

frecuencias. El formato del paquete es absolutamente complejo porque necesita

asegurar descifrar correcto en el punto de la destinación y un alto nivel de la

inmunidad de ruido. Encapsula la interpolación de los datos, un método error-

corrección circunvolucional y un CRC (control por redundancia cíclico) para la

detección de error final, si cualquiera se fue después del primer algoritmo error-

correcting. El Motorola SmartNet es actualmente el sistema lo más comúnmente

posible usado de la radio del trunking de Norteamérica. También se utiliza

extensamente en Europa, Australia y otros países.

El estándar MPT1327 para trunked que los sistemas de radio móviles se utilizan

principalmente en Europa, Australia, Canadá y otros países. Acomoda hasta 1024

canales, 12.5kHz o 25kHz aparte. El protocolo confía en el canal del control que

señala en 1200 bit/s usando el cambio rápido de la frecuencia que afina la

modulación del subcarrier (FFSK), con una detección de error simple de 15-bit

CRC. Las ' 0 ' frecuencias binaria son 1800Hz y el ' 1 binario ' es tiempo del canal

del control 1200Hz. se divide en ms de la duración 106,7 (128 paquetes), y un

mensaje que señala se puede enviar en cada ms.

3. CARACTERIZACIÓN DEL CANAL MÓVIL

3.1 Mecanismos y Aspectos básicos de propagación

El estudio de la transmisión de datos en sistemas móviles requiere, como paso

previo fundamental, la caracterización del entorno de propagación, es decir, el

canal radio móvil. Las redes móviles presentan características de transmisión muy

diferentes de las de las redes tradicionales fijas. Estas características tienen su

origen tanto en la propia naturaleza del medio físico utilizado (el canal radio) como

en los efectos debidos a la movilidad. Fundamentalmente son dos las

características diferenciales del canal radio móvil frente a la red fija: las altas tasas

de error y el ancho de banda reducido.


Tasas altas de error

La información enviada a través del canal radio resulta, inevitablemente,

deteriorada. Algunas de las causas de este deterioro son:

Los obstáculos reducen el nivel de la señal captada por el receptor. Esta

atenuación, inherente al canal radio, es conocida como desvanecimiento lento o

ensombrecimiento (shadow fading o shadowing). La reducción en el nivel de la

señal por causa de este desvanecimiento es transitoria si el obstáculo en cuestión,

el emisor o bien el receptor, están en movimiento. La duración de la pérdida de

señal puede durar unos pocos milisegundos o, incluso, prolongarse varios

segundos dependiendo de factores como la naturaleza del obstáculo o la

velocidad del terminal.

La señal radio también puede verse sometida a reflexiones en obstáculos

presentes en el camino pero no necesariamente en la línea de visión del receptor.

Este fenómeno, conocido como propagación multicamino, puede ocasionar la

llegada al receptor de señales con diferencias de fase tales, que su suma dé lugar

a una interferencia destructiva cuyas consecuencias pueden llegar hasta la

cancelación mutua, es decir, la eliminación total de la potencia de señal en

recepción. La propagación multicamino da lugar a desvanecimientos rápidos o de

Rayleigh.

Las interferencias procedentes de transmisiones concurrentes pueden

degradar la relación señal/interferente.

La limitación de la potencia transmitida por los terminales móviles, debida

tanto a la necesidad de minimizar las interferencias como a consideraciones

relacionadas con su alimentación mediante baterías contribuye, también, a la

presencia de altas tasas de error en los enlaces radio.

El ruido ambiente es inevitable en un entorno abierto y frágil como el canal

radio. En núcleos urbanos, este factor es especialmente influyente.

Experimentalmente, se ha constatado que las tasas de error en los canales radio

móviles varían dentro del rango 10 a 10 dependiendo de las condiciones del

enlace. Las redes fijas de fibra óptica presentan, en cambio, tasas inferiores a 10.


Hay que tener en cuenta, además, que el efecto combinado de los mecanismos

generadores de errores en la mayoría de canales es tal, que éstos se producen en

forma de ráfagas. Esto significa que los canales sufren periodos erráticos durante

los cuales toda comunicación a través de ellos resulta inviable. Existe, por tanto,

cierta dependencia estadística en la ocurrencia de los errores.

En concreto, el comportamiento de los canales radio está limitado por las

frecuentes ráfagas de error causadas por los desvanecimientos, atenuaciones e

interferencias. Durante los periodos de ráfaga, el terminal (o la estación base)

recibe sólo una señal muy débil de manera que todos los intentos de transmisión

de datos resultan fallidos con muy alta probabilidad. En este estudio se analizará

el efecto de las elevadas tasas de error sobre el comportamiento del protocolo de

transporte TCP.

Ancho de Banda reducido

El espectro de radiofrecuencia es un recurso extremadamente valioso y, como tal,

es gestionado celosamente por las administraciones. Esto supone que el ancho de

banda disponible para la comunicación entre el móvil y la estación base es,

siempre, limitado. Por lo tanto, un aspecto primordial en el diseño de los sistemas

móviles debe ser el uso eficiente del ancho de banda disponible. Así analizaremos

las ventajas e inconvenientes de incorporar métodos de reducción del tamaño de

los paquetes de información que viajan por los enlaces móviles que permitan

utilizar de forma más eficiente el ancho de banda disponible.

3.2 Aspectos básicos en la planificación

En las actividades relacionadas con la propagación en la planeación del proyecto

son:

1. Caracterización del canal móvil en banda estrecha

El objetivo es determinar la perdida básica de propagación entre el transmisor y

múltiples puntos situados en la zona de cobertura (métodos de predicción de


perdidas). Para esto se requiere delimitar la región de cubierta por un transmisor y

el estudio de interferencias entre estaciones que utilicen las mismas frecuencias.

Perdida básica

2. Caracterización del canal móvil en banda ancha

El objetivo es analizar el efecto de la propagación multitrayecto en la tasa de

errores (BER) de las comunicaciones digitales, esto se debe a que el canal móvil

produce distorsión de la señal recibida, lo que produce errores en los bits

transmitidos.

Se logra con modelos teóricos los cuales son complejos y para la implementación

es mejor usar modelos de simulación.

3. Desarrollo de modelos de simulación

Se realiza en comunicaciones móviles de banda ancha y lo que se quiere es

estudiar la influencia de las pérdidas de propagación en la VER del enlace móvil

digital. Además se quiere ver y corregir los efectos correctivos como recepción por

diversidad, codificación del canal entre otros.

La forma es trabajar el canal como un modelo donde este se simula como un filtro

variable consistente en una red de varias etapas, cada una de las cuales simula

un trayecto. (Modelos HW y SW).

4. Realización de medidas radioeléctricas


Los modelos de predicción de propagación y modelos de simulación deben

validarse. Las medidas se usan para:

- Resolver situaciones de cobertura dudosa

- Detectar interferencias

- Perfeccionar métodos de protección (ej. Microceldas)

Las medidas se realizan tanto en banda estrecha como en banda ancha.

3.3 Características básicas de la propagación

3.3.1 Variabilidad de la propagación

La señal del canal móvil tiene muchas variaciones de nivel, la causa es que el

nivel de la señal depende de la ubicación del móvil, el cual se mueve. Esto

produce variaciones de la señal en el tiempo.

Figura 2 Para una potencia transmitida fija, la potencia recibida es una variable

aleatoria.

3.3.2 Calculo de la perdida básica de propagación


K: Constante. Depende del tipo de terreno, la frecuencia y la altura de las antenas.

Es la perdida para una distancia de referencia (K=lo).

N: Depende del medio de propagación y de la altura de la antena de referencia.

En dB:

Valor mediano de la pérdida de propagación.

Se debe introducir el efecto aleatorio:

a. Efecto de obstáculos, colinas, arboles, entre otros: Desvanecimiento

Lento o pos sombra (Shadow Fading).

b. Efecto del entorno inmediato al móvil (Circulo de radio 100λ) o

multitrayecto: Desvanecimiento rápido (Fast fading).

3.4 Modelos de propagación

Los tipos de modelos que existen son:

- Modelos Clásicos


Utilizados hasta los años 60s y son aplicables a Propagación en áreas

rurales y grandes zonas de cobertura sin reutilización de frecuencias.

Algunos ejemplos son: Ábacos de Bullington, Primeras curvas de

propagación propuesta por CCIR, y ambos son aplicables a sistemas de

radiodifusión y sistemas móviles.

- Primera Métodos Informatizados

Se inició en los años 70s para medios rurales de la siguiente manera, se

obtienen datos perfiles del terreno a lo largo de radiales desde la estación

base y luego estos datos se introducen en los programas informáticos que

modelan la propagación para posteriormente caracterizar el terreno

mediante un parámetro de ondulación. Se utilizan las alturas efectivas de

las antenas como datos para programas basados en métodos empíricos

(modelo de Egli y Longely, Metodo Rice)

Para los modelos urbanos el modelo más usado es el de Hata. Este modelo

está basado en curvas de propagación de Okumura y es aplicable a una

amplia gama de frecuencias y alturas de estaciónes bases y estaciones

móviles. El modelo es sencillo de aplicar y es bastante exacto sin embargo

existen otros modelos que lo superan como el Walfisch-Bertoni. En la

siguiente figura se observa la diferencia.

Figura 3 Métodos Informatizados


- Segunda Métodos Informatizados

Zonas Rurales

Usan bases de datos del terreno (BDT o GIS) y proporcionan resultados de

cobertura que se imprimen sobre los propios mapas.

Zonas Urbanas

Se emplean procedimientos semi-empiricos y usan BDT de ciudades, un

ejemplo es COST 231.

En la siguiente figura se observan las dos zonas.

Figura 4 Zonas Urbana y Rural

- Métodos Físicos y Empíricos

Usados en entornos Microcelulares y de interiores, los más destacados son los

basados en la teoría Geométrica de la Difracción (GTD). En ella se requiere gran

volumen de información obtenida de los BDT detalladas de ciudades y planos de

edificios.


Deben ser bastantes precisos (si no lo son, los errores son del orden de una zona

de cobertura). A continuación se muestra una tabla donde se observa la

clasificación de las celdas.

Tabla1. Clasificación de las celdas

3.5. Modelos de propagación

3.5.1 Modelo de propagación tierra plana

Cuando una onda plana incide sobre la superficie terrestre sufre una reflexión,

caracterizada por el coeficiente de reflexión, que relaciona el vector de intensidad

decampo de la onda reflejada con el de la onda incidente. La intensidad de campo

total recibida es igual a la suma vectorial de las correspondientes a las ondas

incidente y reflejada.

El coeficiente de reflexión depende de un modo complejo de la conductividad y de

la permitividad del suelo, de la frecuencia y del ángulo de incidencia de la onda.

Con un suelo perfectamente reflector la onda reflejada es de igual magnitud que la

incidente, dependiendo las relaciones de fase de la polarización de la onda. Así,

teniendo en cuenta las condiciones de contorno en el suelo, las componentes con

polarización horizontal delos campos eléctricos incidente y reflejado se cancelan

en la superficie del reflector (suelo), en tanto que las componentes verticales se


suman en dicha superficie cuando el ángulo de incidencia es pequeño. Por tanto,

en función de la distancia del trayecto y dela altura de las antenas, el rayo directo

y el rayo reflejado pueden verse total o parcialmente atenuados. Los efectos más

importantes de la tierra sobre la propagación de ondas se reflejan en la ecuación

siguiente.

3.5.2 Modelos de propagación para exteriores

La forma en que las ondas se propagan puede variar desde algo muy sencillo

hasta algo realmente complicado, las complicaciones en los medios de

propagación son debidas a los obstáculos ya sean naturales o artificiales que

provocan desviaciones de las ondas.

El modelado y predicción de la forma en que las ondas electromagnéticas se

propagan constituyen un campo de gran interés para el diseño de redes de

comunicaciones inalámbricas. Un modelo de propagación es una ecuación

normalmente dad en dB que trata de calcular y describir las pérdidas de una señal

en determinado ambiente de propagación.

La utilidad específica de los modelos está en predecir la potencia de la señal que

se transmite y que se recibe a determinada distancia, aunque también se toman

en cuenta las variaciones de la potencia en el punto receptor.

Los tipos de modelos que existen son:

Modelo de propagación para el espacio libre o Modelo de Friss

Este modelo no es tan útil para aplicaciones en las que existen obstáculos, se

requiere de una clara línea de vista entre el transmisor y el receptor para poder

modelar con ayuda de este modelo, así como las características del espacio libre.

Las ecuaciones para este modelo son:


También puede ser expresada en decibeles

Modelo de Okumura-Hata

Este es un tipo de modelo empírico, que se basa en los datos de las pérdidas de

propagación provistos por Okumura y es válido para el rango frecuencias VHF y

UHF pero dentro de los límites de los 150Mhz hasta los 1500Mhz.

Las pérdidas en una área urbana fueron presentadas en una formula general en

un ambiente urbano, sin embargo existen caracterizaciones de esta ecuación para

distintos ambientes.


Para la ecuación anterior se debe tomar en cuenta ciertas restricciones como:

De este modo para ciudades pequeñas y medianas se tiene

Para un ambiente suburbano se tendrá

Las áreas rurales tendrán la siguiente ecuación

3.5.3 Modelos de propagación para microceldas

Junto con los ambientes de cobertura macro celular y micro celular, para los que

ya hoy en día existen una planificación, existe otro tipo de ambiente de operación

de las redes celulares, el futuro de las comunicaciones celulares evoluciona hacia

escenarios pico celulares.

Estos ambientes se caracterizan, desde el punto de vista de la propagación, por

una presencia muy importante de obstáculos dispersores. Ello provoca una

varianza muy importante en los niveles de potencia media recibidos en distintos

emplazamientos y una fuerte dispersión temporal de la onda que llega al receptor.


3.5.4 Modelos de propagación para interiores

Para estudiar la propagación de un ambiente inferior, se pueden considerar

configuraciones de los lugares donde ser realiza la comunicación y

configuraciones de las zonas de cobertura donde proporcionan los servicios de red

y de esta forma poder caracterizar físicamente el ambiente que puede variar con

respecto a la utilización del mismo.

La condición de no tener línea de vista provoca mayores problemas que la de

tenerla, así como la determinación de la capacidad de los canales y la calidad de

los en laces. En el caso de un ambiente interior, ambas condiciones existen,

independientemente de que las señales recorran distancias muy cortas esto es

debido a la gran cantidad de obstáculos presentes en el ambiente, como ya se

había mencionado.

La configuración de las zonas de cobertura se divide en 6 casos donde la división

obedece al tipo de enlace de comunicación entre las terminales y la estación de

base o repetidor.

Zona extragrande

Zona grande

Zona mediana

Zona pequeña

Microzona

Sistema distribuido

Los tipos de modelos son:


Modelos electromagnéticos

Las características de radio de la propagación de los modelos electromagnéticos

se pueden derivar solucionando directamente las ecuaciones de Maxwell para la

propagación de la onda electromagnética. El método del tiempo-dominio de la

diferencia finita (FDTD) es probablemente el método más popular para una

solución numérica de las ecuaciones de Maxwell.

Modelos estadísticos

Este tipo de modelos no necesitan informaciones acerca de las paredes en las

construcciones. Lo único que se requiere para los cálculos en estos modelos es

una descripción del tipo de construcción, por lo cual con saber si se propagan las

señales en su oficina, en un hotel, un hospital, un edificio viejo, una casa, estos

modelos pueden dar resultados.

Modelos empíricos de trayectoria directa

Este tipo de modelos está basado en la trayectoria directa existen entre el

transmisor y el receptor, rayos futuros no son considerados en este tipo de

modelos. Estos modelos son en gran parte la base para el diseño y

caracterización de los últimos modelos desarrollados.

Modelos empíricos de multi-trayectoria

Este tipo de modelos principalmente se sostiene en cálculos necesariamente

realizados por computadoras, por lo que diferentes tipos de trayectorias son

calculadas y almacenadas en las computadoras, con estos datos se obtiene una

predicción de las perdidas

3.5.5 Cobertura de edificios desde el exterior

La extensión de la provisión de servicios celulares a entornos de interior de

edificios hace preciso considerar la penetración de señal hacia y desde dichos


edificios. De este modo, es posible determinar niveles de interferencia no

deseados o incluso la posibilidad de extender el servicio proporcionado por

microcelulas en el exterior hacia el interior de determinados edificios.

Para penetración en edificios se toman en cuenta diversos aspectos, de estos, los

principales son las características de los materiales de los que está construido el

edificio. Con esto se puede tener en una idea de las perdidas, mediante

mediciones hechas para un edificio en específico o con modelos de propagación

que incluyan las características de los materiales de construcción.

3.6 Canal multitrayecto

Al receptor llegan varias componentes a través de diferentes caminos. Tales

componentes llegan en diferentes tiempos y con amplitud y fase aleatorias.

Figura 5. Multitrayecto

3.6.1 Caracterización del canal multitrayecto

Dispersión del retardo y Ancho de Banda de coherencia

Función de autocorrelación de h (t ;τ )

Si hacemos Δt=0,


Figura 6. Función de Autocorrelación

En la práctica, en lugar de medir la respuesta al impulso de un canal, se utiliza el

perfil de potencia recibida, es decir υh(0;τk). Medimos los niveles de potencia

recibida en función del retardo.

Retardo medio:

Dispersión rms del retardo ―rms delay spread‖


Figura 7. Dispersión de retardo

3.5.2 Tipos de desvanecimiento

Para adicionar el efecto del desvanecimiento lento en las pérdidas de la señal en

un punto (x,y), se agrega una función aleatoria g(x,y) así:

Tras numerosas mediciones experimentales se ha llegado a la conclusión de que

g(x,y) puede modelarse mediante una variable aleatoria gaussiana log-normal.

Desvanecimiento Lento

Las perdidas serán en dB

Siendo

σ caracteriza la variabilidad del desvanecimiento lento. Depende del tipo de medio

(rural o urbano), de la extensión de la zona y de la ondulación de terreno

circundante.

Desvanecimiento Rápido

El desvanecimiento rápido es significativo en recorridos con una longitud de 40λ

aproximadamente.

Se agrega a la pérdida de propagación un factor r(t,f) que depende de la distancia

(o el tiempo para una velocidad conocida del receptor) y de la frecuencia:


r(t,f) es una variable aleatoria proporcional al cuadrado de una magnitud que sigue

una distribución Rayleigh.

3.7 Técnicas de diversidad y combinación

3.7.1 Diversidad

La diversidad de código, es una técnica empleada en un medio de transmisión con

el objetivo de enviar varias señales en un único canal en entornos MIMO dando

lugar al código espacio-tiempo. Este servicio proporciona altas tasas de

transmisión de datos con alta fiabilidad.

3.7.2 Técnicas de combinación

Las técnicas de diversidad explotan el canal para transmitir una versión del señal

original, con el objetivo de recibir éste con la mejor calidad posible, siendo

transmitidas por las diferentes antenas transmisoras.

Existen varios tipos de diversidad:

Diversidad de espacio

Diversidad de frecuencia

Diversidad de tiempo

Diversidad de polarización

Diversidad de ángulo

Diversidad por selección

Diversidad por conmutación

Diversidad por combinación de razón máxima

De todas ellas, la más destacable es un tipo de codificación con diversidad

espacio-temporal basada en principios de ortogonalidad: STBC ortogonal.

http://es.wikipedia.org/wiki/Medio_de_transmisi%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/MIMO

http://es.wikipedia.org/wiki/STBC


UNIDAD 2: TÉCNICAS DE ACCESO MÚLTIPLE Y COMUNICACIONES

CELULARES

4. TÉCNICAS DE ACCESO MÚLTIPLE

4.1 Introducción

El diseño de cualquier sistema de comunicaciones está muy condicionado por la

interfaz radioeléctrica que utilice. En realidad la capacidad de los componentes y

elementos de la red fija, o de la red de transmisión, no suele ser una limitación ni

un problema fundamental en el diseño de los sistemas de comunicaciones

móviles. La interfaz radioeléctrica, sin embargo, ejerce una considerable influencia

en el diseño de todo el sistema, pudiendo llegar a condicionar su coste e incluso

muchas cualidades operacionales, entre ellas las eficiencia espectral

determinando el grado de aprovechamiento del espectro disponible.

Estando los sistemas celulares limitados por interferencia, el diseño de la interfaz

radioeléctrica tendrá como objetivo la maximización de la eficiencia espectral

manteniendo la interferencia dentro de valores razonables. Esto, además, unido al

hecho de la variedad de escenarios y servicio que los sistemas de comunicaciones

personales deben soportar, hace que no se haya encontrado, por ahora, una

solución óptima para todas las situaciones.

4.2 FDMA

La multiplexación por división de frecuencia (MDF) o (FDM), del inglés Frequency

División Multiplexing, es un tipo de multiplexación utilizada generalmente en

sistemas de transmisión analógicos. La forma de funcionamiento es la siguiente:

se convierte cada fuente de varias que originalmente ocupaban el mismo espectro

de frecuencias, a una banda distinta de frecuencias, y se transmite en forma

simultánea por un solo medio de transmisión. Así se pueden transmitir muchos

canales de banda relativamente angosta por un solo sistema de transmisión de

banda ancha.

http://es.wikipedia.org/wiki/Multiplexaci%C3%B3n


El FDM es un esquema análogo de multiplexado; la información que entra a un

sistema FDM es analógica y permanece analógica durante toda su transmisión.

Un ejemplo de FDM es la banda comercial de AM, que ocupa un espectro de

frecuencias de 535 a 1605 kHz. Si se transmitiera el audio de cada estación con el

espectro original de frecuencias, sería imposible separar una estación de las

demás. En lugar de ello, cada estación modula por amplitud una frecuencia

distinta de portadora, y produce una señal de doble banda lateral de 10KHz.

Hay muchas aplicaciones de FDM, por ejemplo, la FM comercial y las emisoras de

televisión, así como los sistemas de telecomunicaciones de alto volumen. Dentro

de cualquiera de las bandas de transmisión comercial, las transmisiones de cada

estación son independientes de las demás.

Una variante de MDF es la utilizada en fibra óptica, donde se multiplexan señales,

que pueden ser analógicas o digitales, y se transmiten mediante portadoras

ópticas de diferente longitud de onda, dando lugar a la denominada multiplexación

por división de longitud de onda, o WDM del inglés Wavelength Division

Multiplexing.

En la siguiente figura siguiente se representa, de forma muy esquematizada, un

conjunto multiplexor-demultiplexor por división de frecuencia para tres canales,

cada uno de ellos con el ancho de banda típico del canal telefónico analógico (0,3

a 3,4 kHz).

http://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_%C3%B3ptica

http://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1al_digital

http://es.wikipedia.org/wiki/Multiplexaci%C3%B3n_por_divisi%C3%B3n_de_longitud_de_onda

http://es.wikipedia.org/wiki/Multiplexaci%C3%B3n_por_divisi%C3%B3n_de_longitud_de_onda

http://es.wikipedia.org/wiki/Multiplexor

http://es.wikipedia.org/wiki/Demultiplexor

http://es.wikipedia.org/wiki/Hz


Figura 8. Circuito simplificado del conjunto multiplexor-demultiplexor analógico

En esta figura, se puede ver como la señal de cada uno de los canales modula a

una portadora distinta, generada por su correspondiente oscilador (O-1 a O-3). A

continuación, los productos de la modulación son filtrados mediante filtros paso

banda, para seleccionar la banda lateral adecuada. En el caso de la figura se

selecciona la banda lateral inferior. Finalmente, se combinan las salidas de los tres

filtros (F-1 a F-3) y se envían al medio de transmisión que, en este ejemplo, debe

tener una de banda de paso comprendida, al menos, entre 8,6 y 19,7 kHz.

En el extremo distante, el demultiplexor realiza la función inversa. Así, mediante

los filtros F-4 a F-6, los demoduladores D-1 a D-3 (cuya portadora se obtiene de

los osciladores O-4 a O-6) y finalmente a través de los filtros paso bajo F-7 a F-9,

que nos seleccionan la banda lateral inferior, volvemos a obtener los canales en

su banda de frecuencia de 0,3 a 3,4 kHz.

http://es.wikipedia.org/wiki/Modulaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_portadora

http://es.wikipedia.org/wiki/Oscilador

http://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_paso_banda

http://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_paso_banda

http://es.wikipedia.org/wiki/Demodulador

http://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_paso_bajo


4.3 TDMA

Figura 9. TDMA

La multiplexación por división de tiempo (MDT) o (TDM), del inglés Time Division

Multiplexing, es el tipo de multiplexación más utilizado en la actualidad,

especialmente en los sistemas de transmisión digitales. En ella, el ancho de banda

total del medio de transmisión es asignado a cada canal durante una fracción del

tiempo total (intervalo de tiempo).

En la figura siguiente se representa, esquematizada de forma muy simple, un

conjunto multiplexor-demultiplexor para ilustrar como se realiza la multiplexación-

desmultiplexación por división de tiempo.

Figura10. Conjunto multiplexor-demultiplexor por división de tiempo


http://es.wikipedia.org/wiki/Canal_de_comunicaciones

http://es.wikipedia.org/wiki/Multiplexor

http://es.wikipedia.org/wiki/Demultiplexor


En este circuito, las entradas de seis canales llegan a los denominados

interruptores de canal, los cuales se cierran de forma secuencial, controlados por

una señal de reloj, de manera que cada canal es conectado al medio de

transmisión durante un tiempo determinado por la duración de los impulsos de

reloj.

En el extremo distante, el desmultiplexor realiza la función inversa, esto es,

conecta el medio de transmisión, secuencialmente, con la salida de cada uno de

los seis canales mediante interruptores controlados por el reloj del demultiplexor.

Este reloj del extremo receptor funciona de forma sincronizada con el del

multiplexor del extremo emisor mediante señales de temporización que son

transmitidas a través del propio medio de transmisión o por un camino.

El Acceso múltiple por división de tiempo (Time Division Multiple Access o TDMA,

del inglés) es una técnica de multiplexación que distribuye las unidades de

información en ranuras ("slots") alternas de tiempo, proveyendo acceso múltiple a

un reducido número de frecuencias.

También se podría decir que es un proceso digital que se puede aplicar cuando la

capacidad de la tasa de datos de la transmisión es mayor que la tasa de datos

necesaria requerida por los dispositivos emisores y receptores. En este caso,

múltiples transmisiones pueden ocupar un único enlace subdividiéndole y

entrelazándose las porciones.

Esta técnica de multiplexación se emplea en infinidad de protocolos, sola o en

combinación de otras, pero en lenguaje popular el término suele referirse al

estándar D-AMPS de celular empleado en América.

Mediante el uso de TDMA se divide un único canal de frecuencia de radio en

varias ranuras de tiempo (seis en D-AMPS y PCS, ocho en GSM). A cada persona

que hace una llamada se le asigna una ranura de tiempo específica para la

transmisión, lo que hace posible que varios usuarios utilicen un mismo canal

simultáneamente sin interferir entre sí.


http://es.wikipedia.org/wiki/D-AMPS

http://es.wikipedia.org/wiki/Radiofrecuencia


Existen varios estándares digitales basados en TDMA, tal como TDMA D-AMPS

(Digital-Advanced Mobile Phone System), TDMA D-AMPS-1900, PCS-

1900 (Personal Communication Services), GSM(Global System for Mobile

Communication, en el que se emplea junto con saltos en frecuencia o frequency

hopping ), DCS-1800 (Digital Communications System) y PDC (Personal Digital

Cellular).

Características

- Se utiliza con modulaciones digitales.

- Tecnología simple y muy probada e implementada.

- Adecuada para la conmutación de paquetes.

- Requiere una sincronización estricta entre emisor y receptor.

- Requiere el Time advance.

4.4 SSMA

4.4.1 CDMA

Suele utilizarse popularmente para referirse a una interfaz de aire inalámbrica

de telefonía móvil desarrollada por la empresa Qualcomm, y aceptada

posteriormente como estándar por la TIA norteamericana bajo el nombre IS-95 (o,

según la marca registrada por Qualcomm, "cdmaONE" y su sucesora CDMA2000).

En efecto, los sistemas desarrollados por Qualcomm emplean tecnología CDMA,

pero no son los únicos en hacerlo.

Esta tecnología, luego de digitalizar la información la transmite a través de todo el

ancho de banda del que se dispone, a diferencia de TDMA y FDMA. Las llamadas

se sobreponen en el canal de transmisión, diferenciadas por un código de

secuencia único. Esto permite que los usuarios compartan el canal y la frecuencia.

Como es un método adecuado para la transmisión de información encriptada, se

comenzó a utilizar en el área militar. Esta tecnología permite comprimir de 8 a 10

llamadas digitales para que ocupen lo mismo que ocupa una llamada analógica.

http://es.wikipedia.org/wiki/GSM

http://es.wikipedia.org/wiki/Modulaci%C3%B3n_(telecomunicaci%C3%B3n)

http://es.wikipedia.org/wiki/Emisor

http://es.wikipedia.org/wiki/Receptor

http://es.wikipedia.org/wiki/Time_advance

http://es.wikipedia.org/wiki/Telefon%C3%ADa_m%C3%B3vil

http://es.wikipedia.org/wiki/Qualcomm

http://es.wikipedia.org/wiki/Telecommunications_Industry_Association

http://es.wikipedia.org/wiki/IS-95

http://es.wikipedia.org/wiki/CDMA2000


En CDMA, la señal se emite con un ancho de banda mucho mayor que el

precisado por los datos a transmitir; por este motivo, la división por código es una

técnica de acceso múltiple de espectro expandido. A los datos a transmitir

simplemente se les aplica la función lógica XOR con el código de transmisión, que

es único para ese usuario y se emite con un ancho de banda significativamente

mayor que los datos.

Figura 11 Señal de datos CDMA

A la señal de datos, con una duración de pulso Tb, se le aplica la función XOR con

el código de transmisión, que tiene una duración de pulso Tc. (Nota: el ancho de

banda requerido por una señal es 1/T, donde T es el tiempo empleado en la

transmisión de un bit). Por tanto, el ancho de banda de los datos transmitidos es

1/Tb y el de la señal de espectro expandido es 1/Tc. Dado que Tc es mucho

menor que Tb, el ancho de banda de la señal emitida es mucho mayor que el de la

señal original, y de ahí el nombre de "espectro expandido".

Cada usuario de un sistema CDMA emplea un código de transmisión distinto (y

único) para modular su señal. La selección del código a emplear para la

modulación es vital para el buen desempeño de los sistemas CDMA, porque de él

depende la selección de la señal de interés, que se hace por correlación

cruzada de la señal captada con el código del usuario de interés, así como el

http://es.wikipedia.org/wiki/Ancho_de_banda

http://es.wikipedia.org/wiki/Espectro_expandido

http://es.wikipedia.org/wiki/Puerta_l%C3%B3gica#Puerta_OR-exclusiva_.28XOR.29

http://es.wikipedia.org/wiki/Bit

http://es.wikipedia.org/wiki/Correlaci%C3%B3n_cruzada

http://es.wikipedia.org/wiki/Correlaci%C3%B3n_cruzada


rechazo del resto de señales y de las interferencias multi-path (producidas por los

distintos rebotes de señal).

El mejor caso se presenta cuando existe una buena separación entre la señal del

usuario deseado (la señal de interés) y las del resto; si la señal captada es la

buscada, el resultado de la correlación será muy alto, y el sistema podrá extraer la

señal. En cambio, si la señal recibida no es la de interés, como el código

empleado por cada usuario es distinto, la correlación debería ser muy pequeña,

idealmente tendiendo a cero (y por tanto eliminando el resto de señales). Y

además, si la correlación se produce con cualquier retardo temporal distinto de

cero, la correlación también debería tender a cero. A esto se le

denomina autocorrelación y se emplea para rechazar las interferencias multi-path.

En general, en división de código se distinguen dos categorías básicas: CDMA

síncrono (mediante códigos ortogonales) y asíncrono (mediante secuencias

pseudoaleatorias).

Multiplexado por división de código (CDMA síncrono)

Figura 12 Multiplexado CDMA

El CDMA síncrono explota las propiedades matemáticas

de ortogonalidad entre vectores cuyas coordenadas representan los datos a

transmitir.

http://es.wikipedia.org/wiki/Autocorrelaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Ortogonalidad

http://es.wikipedia.org/wiki/Vector_(matem%C3%A1tica)


Por ejemplo, la cadena binaria "1011" sería representada por el vector (1, 0, 1, 1).

Dos vectores pueden multiplicarse mediante el producto escalar (·), que suma los

productos de sus respectivas coordenadas. Si el producto escalar de dos vectores

es 0, se dice que son ortogonales entre sí. (Nota: si dos vectores se definen u =

(a, b) y v = (c, d); su producto escalar será u·v = a*c + b*d).

Algunas propiedades del producto escalar ayudan a comprender cómo funciona

CDMA. Si los vectores a y b son ortogonales, y representan los códigos de dos

usuarios de CDMA síncrono A y B, entonces:

Por tanto, aunque el receptor capte combinaciones lineales de los

vectores a y b (es decir, las señales procedentes de A y B al mismo tiempo,

sumadas en el aire), si conoce el código de transmisión del usuario de interés

siempre podrá aislar sus datos de los del resto de usuarios, simplemente mediante

el producto escalar de la señal recibida con el código del usuario; al ser el código

del usuario ortogonal respecto a todos los demás, el producto aislará la señal de

interés y anulará el resto. Este resultado para dos usuarios es extensible a todos

los usuarios que se desee, siempre que existan códigos ortogonales suficientes

para el número de usuarios deseado, lo que se logra incrementando la longitud del

código.

Cada usuario de CDMA síncrono emplea un código único para modular la señal, y

los códigos de los usuarios en una misma zona deben ser ortogonales entre sí. En

la imagen se muestran cuatro códigos mutuamente ortogonales. Como su

http://es.wikipedia.org/wiki/Producto_escalar

http://es.wikipedia.org/wiki/Combinaci%C3%B3n_lineal


producto escalar es 0, los códigos ortogonales tienen una correlación cruzada

igual a cero, y, en otras palabras, no provocan interferencias entre sí.

Este resultado implica que no es necesario emplear circuitería de filtrado en

frecuencia (como se emplearía en FDMA), ni de conmutación de acuerdo con

algún esquema temporal (como se emplearía en TDMA) para aislar la señal de

interés; se reciben las señales de todos los usuarios al mismo tiempo y se separan

mediante procesado digital.

En el caso de IS-95, se emplean códigos ortogonales de Walsh de 64 bits para

codificar las señales y separar a sus distintos usuarios.

CDMA asíncrono

Los sistemas CDMA síncronos funcionan bien siempre que no haya excesivo

retardo en la llegada de las señales; sin embargo, los enlaces de radio entre

teléfonos móviles y sus bases no pueden coordinarse con mucha precisión. Como

los terminales pueden moverse, la señal puede encontrar obstáculos a su paso,

que darán origen a cierta variabilidad en los retardos de llegada (por los distintos

rebotes de la señal, el efecto Doppler y otros factores). Por tanto, se hace

aconsejable un enfoque algo diferente.

Por la movilidad de los terminales, las distintas señales tienen un retardo de

llegada variable. Dado que, matemáticamente, es imposible crear secuencias de

codificación que sean ortogonales en todos los instantes aleatorios en que podría

llegar la señal, en los sistemas CDMA asíncronos se emplean secuencias únicas

"pseudo-aleatorias" o de "pseudo-ruido" (en inglés, PN sequences). Un código PN

es una secuencia binaria que parece aleatoria, pero que puede reproducirse de

forma determinística si el receptor lo necesita. Estas secuencias se usan para

codificar y decodificar las señales de interés de los usuarios de CDMA asíncrono

de la misma forma en que se empleaban los códigos ortogonales en el sistema

síncrono.


Las secuencias PN no presentan correlación estadística, y la suma de un gran

número de secuencias PN resulta en lo que se denomina interferencia de acceso

múltiple (en inglés, MAI, múltiple access interference), que puede estimarse como

un proceso gaussiano de ruido que sigue el teorema central del límite estadístico.

Si las señales de todos los usuarios se reciben con igual potencia, la varianza (es

decir, la potencia del ruido) de la MAI se incrementa en proporción directa al

número de usuarios. En otras palabras, a diferencia de lo que ocurre en CDMA

síncrono, las señales del resto de usuarios aparecerán como ruido en relación con

la señal de interés, y provocarán interferencia con la señal de interés: cuantos más

usuarios simultáneos, mayor interferencia.

Por otra parte, el hecho de que las secuencias sean aparentemente aleatorias y

de potencia distribuida en un ancho de banda relativamente amplio conlleva una

ventaja adicional: son más difíciles de detectar en caso de que alguien intente

captarlas, porque se confunden con el ruido de fondo. Esta propiedad ha sido

aprovechada durante el siglo XX en comunicaciones militares.

Todos los tipos de CDMA aprovechan la ganancia de procesado que introducen

los sistemas de espectro extendido; esta ganancia permite a los receptores

discriminar parcialmente las señales indeseadas. Las señales codificadas con el

código PN especificado se reciben, y el resto de señales (o las que tienen el

mismo código pero distinto retardo, debido a los diferentes trayectos de llegada)

se presentan como ruido de banda ancha que se reduce o elimina gracias a la

ganancia de procesado.

Como todos los usuarios generan MAI, es muy importante controlar la potencia de

emisión. Los sistemas CDMA síncrono, TDMA o FDMA pueden, por lo menos en

teoría, rechazar por completo las señales indeseadas (que usan distintos códigos,

ranuras temporales o canales de frecuencia) por la ortogonalidad de estos

esquemas de acceso al medio. Pero esto no es cierto para el CDMA asíncrono; el

rechazo de las señales indeseadas sólo es parcial. Si parte (o el total) de las

señales indeseadas se reciben con potencia mucho mayor que la de la señal

http://es.wikipedia.org/wiki/Ruido_gaussiano

http://es.wikipedia.org/wiki/Ruido

http://es.wikipedia.org/wiki/Teorema_central_del_l%C3%ADmite


deseada, ésta no se podrá separar del resto. Para evitar este problema, un

requisito general en el diseño de estos sistemas es que se controle la potencia de

todos los emisores; se busca asegurar que la potencia captada por el receptor sea

aproximadamente la misma para todas las señales entrantes. En los sistemas de

telefonía celular, la estación base emplea un esquema de control de potencia por

bucle cerrado (fast closed-loop power control, en inglés) para controlar

estrictamente la potencia de emisión de cada teléfono.

4.4.2 FHMA

FHMA es un sistema de acceso múltiple digital, en el cual, las frecuencias de las

portadoras de los usuarios individuales se varían de forma pseudoaleatoria dentro

de un canal de banda ancha. Los datos digitales se dividen en ráfagas de tamaño

uniforme que se transmiten sobre diferentes portadoras.

4.5 SDMA

El Acceso múltiple por división de espacio (Space Division Multiple

Access o SDMA, del inglés) es una tecnología que segmenta el espacio en

sectores utilizando antenas unidireccionales.

Se utiliza generalmente en comunicaciones por satélite, pero también en redes

celulares para reducir el número de estaciones base.

SDMA ("Space Division Multiple Access") se usa en todos los sistemas celulares,

analógicos o digitales. Por tanto, los sistemas celulares se diferencian de otros

sistemas de radio truncados solamente porque emplean SDMA. Los sistemas de

radio celulares, como ya vimos en la introducción a los sistemas celulares,

permiten el acceso a un canal de radio, siendo éste reutilizado en otras celdas

dentro del sistema. Como vimos, el factor que limita SDMA es el factor de

reutilización de frecuencia (interferencia co-canal).

http://es.wikipedia.org/wiki/Comunicaciones_por_sat%C3%A9lite


4.6 Técnicas híbridas

Los sistemas híbridos usan una combinación de métodos de espectro ensanchado

para beneficiarse de las propiedades más ventajosas de los sistemas utilizados.

Dos combinaciones comunes son secuencia directa y salto de frecuencia. La

ventaja de combinar estos dos métodos está en que adopta las características que

no están disponibles en cada método por separado.

Figura 13 Espectro Ensanchado

Comparación de una señal en banda estrecha con una señal modulada

en secuencia directa. La señal en banda estrecha se suprime al transmitir el

espectro ensanchado.

Sistemas de secuencia directa

La secuencia directa es quizás uno de los sistemas de espectro ensanchado más

ampliamente conocido, utilizado y relativamente sencillo de implementar.

Una portadora en banda estrecha se modula mediante una secuencia

pseudoaleatoria (es decir, una señal periódica que parece ruido pero que no lo

es). Para la secuencia directa, el incremento de ensanchado depende de la tasa

de bits de la secuencia pseudoaleatoria por bit de información. En el receptor, la

información se recupera al multiplicar la señal con una réplica generada

localmente de la secuencia de código.

http://es.wikipedia.org/wiki/Espectro_ensanchado_por_secuencia_directa

http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_portadora

http://es.wikipedia.org/wiki/Secuencia_pseudoaleatoria



Sistemas de salto de frecuencia

En los sistemas de salto de frecuencia, la frecuencia portadora del transmisor

cambia (o salta) abruptamente de acuerdo con una secuencia pseudoaleatoria. El

orden de las frecuencias seleccionadas por el transmisor viene dictado por la

secuencia de código. El receptor rastrea estos cambios y produce una señal de

frecuencia intermedia constante.

El espectro ensanchado (también llamado espectro esparcido, espectro

disperso, spread spectrum o SS) es una técnica de modulación empleada en

telecomunicaciones para la transmisión de datos digitales y por radiofrecuencia.

El fundamento básico es el "ensanchamiento" de la señal a transmitir a lo largo de

una banda muy ancha de frecuencias, mucho más amplia, de hecho, que el ancho

de banda mínimo requerido para transmitir la información que se quiere enviar. No

se puede decir que las comunicaciones mediante espectro ensanchado son

medios eficientes de utilización del ancho de banda. Sin embargo, rinden al

máximo cuando se los combina con sistemas existentes que hacen uso de la

frecuencia. La señal de espectro ensanchado, una vez ensanchada puede

coexistir con señales en banda estrecha, ya que sólo les aportan un pequeño

incremento en el ruido. En lo que se refiere al receptor de espectro ensanchado, él

no ve las señales de banda estrecha, ya que está escuchando un ancho de banda

mucho más amplio gracias a una secuencia de código preestablecido.

Spread Spectrum ('espectro disperso')

Es una técnica de comunicación que por los altos costes que acarrea, se aplicó

casi exclusivamente para objetivos militares, hasta comienzos de los años

noventa. Sin embargo, comienza a surgir lentamente un mercado comercial.

Seguramente mucha gente ha escuchado alguna vez nombrar a LAN (Local Área

Networks: Área de redes locales). Estas son redes que comunican ordenadores

entre sí a través de cables, lo que hace posible que por ordenador se pueda enviar

correo dentro de un edificio determinado, por ejemplo. Actualmente se venden

http://es.wikipedia.org/wiki/Espectro_ensanchado_por_salto_de_frecuencia


http://es.wikipedia.org/wiki/Frecuencia



http://es.wikipedia.org/wiki/Informaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1al

http://es.wikipedia.org/wiki/Banda_estrecha

http://es.wikipedia.org/wiki/Ruido

http://es.wikipedia.org/wiki/Receptor

http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%B3digo


también 'Radio LAN' (RLAN), que constituyen una comunicación inalámbrica entre

una cantidad determinada de ordenadores.

Para poder captar un programa radial hay que sintonizar con un emisor que está

en una determinada frecuencia. Emisores diferentes están en diferentes

frecuencias. Cada emisor ocupa un pequeño trozo de la banda emisora dentro de

la cual se concentra la potencia de emisión irradiada. Ese trocito, también llamado

ancho de banda, tiene que ser lo suficientemente grande como para que los

emisores cercanos no sean interferidos. A medida que el ancho de banda es más

estrecho, pueden funcionar más emisores en una banda de frecuencia.

Un ejemplo: la banda emisora FM cubre la zona de frecuencia de 88-108 Mhz. Si

el ancho de banda de un emisor es 1 Mhz, entonces pueden caber (108-88)/1 = 20

emisores en la banda emisora FM. Si el ancho de banda de un emisor es 0,2 Mhz

(= 200 KHz), entonces pueden caber (108-88)/0,2 = 100 emisores en la banda

emisora FM.

Si ahora, por ejemplo, quisiéramos colocar 200 emisores en la banda emisora FM,

eso sólo se podría si el ancho de banda de cada emisor disminuyera hasta 100

kHz. Sin embargo, esto ocasiona problemas porque las emisiones FM cuentan con

un ancho de banda de 200 KHz, por lo que un menor ancho de banda produce

una menor transmisión de información (la calidad obtenida en recepción

disminuiría). Este principio no es sólo válido para la banda emisora FM, sino

también para otras bandas de frecuencia como la banda emisora AM, bandas de

radioaficionados, bandas de la policía, etc.

La radio-receptora se puede sintonizar siempre en una frecuencia. Esa frecuencia

es retransmitida por el emisor con un ancho de banda lo menor posible, pero lo

suficientemente grande como para transmitir la información deseada. Este tipo de

receptores se llama receptores de banda estrecha.

Por el contrario, en espectro ensanchado no se elige por un ancho de banda lo

más pequeño posible, sino justamente por lo contrario. El ancho de banda es


mayor de lo que se necesita estrictamente para la transmisión de la información.

Este mayor ancho de banda puede obtenerse de dos maneras. La primera es

codificar la información con una señal pseudo-aleatoria. La información codificada

se transmite en la frecuencia en que funciona el emisor para lo cual se utiliza un

ancho de banda mucho mayor que la que se usa sin codificación (secuencia

directa). La segunda posibilidad es codificar la frecuencia de trabajo con una señal

pseudo-aleatoria, por lo que la frecuencia de trabajo cambia permanentemente. En

cada frecuencia se envía un trocito de información (técnica conocida como salto

en frecuencia).

Esta difusión a través del espectro ensanchado puede ser tan grande que un

receptor-radio de banda estrecha sólo capta ruido añadido. Para poder captar la

señal dispersa se necesita receptores con ancho de banda especial que

transformen el zumbido recibido en información. Este receptor de banda ancha

tiene que disponer del decodificador apropiado para transformar la señal del

emisor en información.

4.7 Técnicas aplicables a transmisión de datos

Las facilidades de transmisión son caras y, a menudo, dos equipos terminales de

datos que se comunican por cables coaxiales, enlaces por microondas, o satélite,

no utilizan la capacidad total del canal, desperdiciando parte de la anchura de

banda disponible. Este problema se soluciona mediante unos equipos

denominados multiplexores, que reparten el uso del medio de transmisión en

varios canales independientes que permiten accesos simultáneos a los usuarios,

siendo totalmente transparente a los datos transmitidos.

En un extremo, los multiplexores son equipos que reciben varias secuencias de

datos de baja velocidad y las transforman en una única secuencia de datos de alta

velocidad, que se transmiten hacia un lugar remoto. En dicho lugar, otro

multiplexor realiza la operación inversa obteniendo de nuevo los flujos de datos de

baja velocidad originales. A esta función se la denomina demultiplexar.


do que se efectuarán varias transmisiones distintas por la misma línea, la tasa de

eficiencia del canal se ve notablemente mejorada.

Existen dos técnicas fundamentales para llevar a cabo la multiplexación:

Division de Frecuencia (MDF)

División en el Tiempo (MTC)

Multiplexación por División en Frecuencia (MDF)

La multiplexación por división en frecuencia es una técnica que consiste en dividir

mediante filtros el espectro de frecuencias del canal de transmisión y desplazar la

señal a transmitir dentro del margen del espectro correspondiente mediante

modulaciones, de tal forma que cada usuario tiene posesión exclusiva de su

banda de frecuencias (llamadas subcanales).

En el extremo de la línea, el multiplexor encargado de recibir los datos realiza la

demodulación la señal, obteniendo separadamente cada uno de los subcanales.

Esta operación se realiza de manera transparente a los usuarios de la línea. Se

emplea este tipo de multiplexación para usuarios telefónicos, radio, TV que

requieren el uso continúo del canal.

Figura 14 Multiplexacion por división en frecuencia


Este proceso es posible cuando la anchura de banda del medio de transmisión

excede de la anchura de banda de las señales a transmitir. Se pueden transmitir

varias señales simultáneamente si cada una se modula con una portadora de

frecuencia diferente, y las frecuencias de las portadoras están lo suficientemente

separadas como para que no se produzcan interferencias. Cada subcanal se

separa por unas bandas de guarda para prevenir posibles interferencias por

solapamiento.

La señal que se transmite a través del medio es analógica, aunque las señales de

entrada pueden ser analógicas o digitales. En el primer caso se utilizan las

modulaciones AM, FM y PM para producir una señal analógica centrada en la

frecuencia deseada. En el caso de señales digitales se utilizan ASK, FSK, PSK y

DPSK.

En el extremo receptor, la señal compuesta se pasa a través de filtros, cada uno

centrado en una de las diferentes portadoras. De este modo la señal se divide otra

vez y cada componente se demodula para recuperar la señal.

La técnica de MDF presenta cierto grado de normalización. Una norma de gran

uso es la correspondiente a 12 canales de voz, cada uno de 4.000 Hz (3.100 para

el usuario y el resto para la banda de guarda) multiplexado en la banda de 60-108

KHz. A esta unidad se le llama grupo. Muchos proveedores de servicios

portadores ofrecen a sus clientes una línea alquilada de 48 a 56 Kbps, basada en

un grupo.

Se pueden multiplexar cinco grupos (60 canales de voz) para formar un super

grupo. La siguiente unidad es el grupo maestro, que está constituido por cinco

super grupos (de acuerdo con las normas del UIT) o por diez grupos (de acuerdo a

Bell System).


Multiplexación por División en el Tiempo (MDT)

La multiplexación por división de tiempo es una técnica para compartir un canal de

transmisión entre varios usuarios. Consiste en asignar a cada usuario, durante

unas determinadas "ranuras de tiempo", la totalidad del ancho de banda

disponible. Esto se logra organizando el mensaje de salida en unidades de

información llamadas tramas, y asignando intervalos de tiempo fijos dentro de la

trama a cada canal de entrada. De esta forma, el primer canal de la trama

corresponde a la primera comunicación, el segundo a la segunda, y así

sucesivamente, hasta que el n-esimo más uno vuelva a corresponder a la primera.

El uso de esta técnica es posible cuando la tasa de los datos del medio de

transmisión excede de la tasa de las señales digitales a transmitir. El multiplexor

por división en el tiempo muestrea, o explora, cíclicamente las señales de entrada

(datos de entrada) de los diferentes usuarios, y transmite las tramas a través de

una única línea de comunicación de alta velocidad. Los MDT son dispositivos de

señal discreta y no pueden aceptar datos analógicos directamente, sino

demodulados mediante un módem.

Los MDT funcionan a nivel de bit o a nivel de carácter. En un MDT a nivel de bit,

cada trama contiene un bit de cada dispositivo explorado. El MDT de caracteres

manda un carácter en cada canal de la trama. El segundo es generalmente más

eficiente, dado que requiere menos bits de control que un MDT de bit. La

operación de muestreo debe ser lo suficientemente rápida, de forma que cada

buffer sea vaciado antes de que lleguen nuevos datos.


Figura 15 Multiplexacion por división en tiempo

Los sistemas MIC, sistema de codificación digital, utilizan la técnica MDT para

cubrir la capacidad de los medios de transmisión. La ley de formación de los

sucesivos órdenes de multiplexación responde a normalizaciones de carácter

internacional, con vista a facilitar las conexiones entre diversos países y la

compatibilidad entre equipos procedentes de distintos fabricantes.

El UIT/UIT recomienda, como primer escalón de la jerarquía de multiplexación por

división en el tiempo, 24 ó 32 (30 + 2) canales telefónicos, sistemas utilizados en

Estados Unidos y Japón el primero y en Europa, el segundo. Según la

recomendación G-732 del UIT, el sistema MIC primario europeo multiplexa a nivel

de muestra 30 canales de voz, además de un canal de alineación y otro de

señalización, formando una trama de 256 bits (32 canales, una muestra por canal

y 8 bits por muestra) a una frecuencia de 8 KHz (doble ancho de banda que el

canal telefónico), de lo que resulta una velocidad de 2.048 kbps.


En los equipos múltiplex MIC secundario, terciario, etc., se lleva a cabo una

multiplexación en el tiempo (MDT) por entrelazado de impulsos (bit a bit) a

diferencia de los equipos MIC primarios.

El UIT ha recomendado cuatro jerarquías de multiplexación para equipos MIC. El

equipo múltiplex digital que combina las señales de salida de cuatro equipos

múltiplex primarios MIC se denomina equipo múltiplex digital de segundo orden.

Los equipos múltiplex digitales de tercer orden combinarían las señales de salida

de cuatro equipos múltiplex de segundo orden, etc.

Así, el segundo nivel de multiplexación acepta cuatro señales digitales a 2.048

kbps para formar una señal a 8.448 kbps. El tercer nivel agrupa cuatro señales de

8.448 kbps en una de 34.368 kbps. El cuarto nivel agrupa cuatro señales de nivel

tres en una señal de 13.9264 kbps. Por último, en la misma proporción, el quinto

nivel produce una señal de 565 Mbps.

Multiplexación estadística

En situaciones reales, ningún canal de comunicaciones permanece continuamente

transmitiendo, de forma que, si se reserva automáticamente una porción del

tiempo de transmisión para cada canal, existirán momentos en los que, a falta de

datos del canal correspondiente, no se transmita nada y, en cambio, otros canales

esperen innecesariamente. La idea de esta multiplexación consiste en transmitir

los datos de aquellos canales que, en cada instante, tengan información para

transmitir.

Los multiplexores MDT estadísticos (MDTE) asignan dinámicamente los intervalos

de tiempo entre los terminales activos y, por tanto, no se desaprovecha la

capacidad de la línea durante los tiempos de inactividad de los terminales.


Figura 16 Multiplexores MDT

El funcionamiento de estos multiplexores permite que la suma de las velocidades

de los canales de entrada supere la velocidad del canal de salida. Si en un

momento todos los canales de entrada tienen información, el tráfico global no

podrá ser transmitido y el multiplexor necesitará almacenar parte de esta

información.

Los multiplexores estadísticos han evolucionado en un corto período de tiempo

convirtiéndose en máquinas muy potentes y flexibles. Han acaparado

prácticamente el mercado de la MDT y constituyen actualmente una seria

competencia a los MDF. Estos proporcionan técnicas de control de errores y

control del flujo de datos. Algunos proporcionan la circuitería de modulación para

realizar la interfaz con redes analógicas.

De otra forma, sería necesario usar módem separados. El control de flujo se

emplea para prevenir el hecho de que los dispositivos puedan enviar datos a un

ritmo excesivo a las memorias tampón buffer de los multiplexores.


5. COMUNICACIONES CELULARES

Es aquella telefonía en la cual el área de cobertura es dividida en celdas y

sectores. El medio de Tx/Rx entre el abonado y la central es inalámbrico, a través

de canales de radiofrecuencia.

El requerimiento principal de una red en el concepto celular es encontrar una

manera de que cada estación distribuida distinga la señal de su propio transmisor

de la señal de otros transmisores. Hay dos soluciones a esto, acceso múltiple por

división de frecuencias (FDMA del inglés Frequency Division Multiple Access) y

multiplexación por división de código (CDMA del inglés Code Division Multiple

Access).

Estas redes ofrecen varias ventajas comparadas con soluciones alternativas:

- Incrementan la capacidad

- Reducen el uso de energía

- Tienen mejor cobertura

- Tienen acceso a internet

Figura 17.Red Celular




5.1 Concepto de Tráfico Telefónico

El tráfico telefónico se asocia al concepto de ocupación. Se dice que un circuito

telefónico está cursando trafico cuando esta ocupado, nunca si esta libre.

Cuando se produce una comunicación telefónica entre 2 abonados se ocupan los

aparatos de los dos abonados, y además una serie de órganos o circuitos

intermedios tanto en las centrales como en las uniones entre las mismas. Estos

órganos o circuitos también cursan tráfico cuando están ocupados.

El tráfico telefónico es medible en términos de tiempo (entendido como tiempo de

ocupación) y que depende del número de comunicaciones y de la duración de las

mismas.

5.2 ¿Por qué necesitamos comunicaciones celulares?

Los tiempos actuales han convertido a la comunicación en lugar estratégico. ¿Por

qué? Porque en esta época de la información, la comunicación ha devenido en el

"modelo" de organización de un nuevo tipo de sociedad.

En una cultura como la nuestra en la que la imagen es el elemento central, se

producen representaciones y nuevos discursos en los que la distinción social es

reinventada constantemente. Esta ―sociedad del espectáculo‖ es pues, un aparato

integrado y difuso de ideas e imágenes, que regulan los discursos y las opiniones

públicas, y en donde los medios de comunicación actuales juegan un papel

definitorio en los mecanismos de conformación de las opiniones y de las

identidades sociales. En esta sociedad, solamente existe lo que aparece, lo que se

hace visible. Nos encontramos en una sociedad de lo inmediato, donde las cosas

solo existen hasta que desaparecen, su presencia depende de su ausencia.

La cultura se politiza en la medida que la producción de sentido, las imágenes, los

símbolos, íconos, conocimientos, unidades informativas, modas y sensibilidades,

tienden a imponerse según cuáles sean los actores hegemónicos en los medios

que difunden todos estos elementos, estamos ante el paradigma de la


comunicación en texto, imagen y sonido. ―Cada época tiene su lengua materna. El

ídolo se ha explicado en griego; el arte en italiano; lo visual en americano.

Por tales motivos, los mismos medios de comunicación deben abrirse a gustos de

distintos grupos para simpatizar con audiencias cada vez más segmentadas. La

cultura de la diferencia aparece entonces como la otra cara de la fragmentación

cultural que produce la globalización. Los medios de producción y de

comunicación se alzan como creadores del imaginario global y cultural, en el cual

la ciudad virtual toma espacios y se expande cada vez más. Hay una

personalización de los gustos.

Si nos ubicamos en el proceso de circulación del trabajo y el consumo, en la

actualidad, estamos en una transición del concepto de fábrica al de empresa,

prestadora de servicio, en donde el trabajo inmaterial, el conocimiento y la

comunicación, son elementos con los cuales se producen no solamente nuevas

mercancías, sino también nuevas subjetividades. Las economías de todo el

mundo se han hecho interdependientes a escala global y el sistema capitalista ha

sufrido un proceso de reestructuración, descentralizándose, flexibilizándose y

trabajando con la interconexión de empresas. (Castells).

5.3 Concepto celular

1. Dispositivo electrónico que permite realizar múltiples operaciones

de forma inalámbrica en cualquier lugar donde tenga señal. Entre las múltiples

operaciones se incluyen la realización de llamadas

telefónicas, navegación por internet, envío de mensajes

de texto (SMS), captura de fotos y sonidos, reloj, agenda, realización de pagos,

entre otros.

2. El nombre celular proviene de la red de antenas repetidoras organizadas en

red, donde cada antena es una célula interconectada en forma de malla, que

realizan el enlace entre los aparatos y las estaciones de base. Las estaciones

http://www.alegsa.com.ar/Dic/dispositivo.php

http://www.alegsa.com.ar/Definicion/de/electronico.php

http://www.alegsa.com.ar/Definicion/de/realizar.php

http://www.alegsa.com.ar/Definicion/de/forma.php

http://www.alegsa.com.ar/Dic/inalambrico.php

http://www.alegsa.com.ar/Definicion/de/lugar.php

http://www.alegsa.com.ar/Definicion/de/donde.php

http://www.alegsa.com.ar/Definicion/de/señal.php

http://www.alegsa.com.ar/Dic/navegar.php

http://www.alegsa.com.ar/Dic/internet.php

http://www.alegsa.com.ar/Definicion/de/envio.php

http://www.alegsa.com.ar/Definicion/de/texto.php

http://www.alegsa.com.ar/Dic/sms.php

http://www.alegsa.com.ar/Definicion/de/captura.php

http://www.alegsa.com.ar/Definicion/de/reloj.php

http://www.alegsa.com.ar/Definicion/de/agenda.php


receptan las frecuencias y las transmiten de unas células o estaciones a otras,

hasta llegar al destino requerido.

5.4 Características y planificación sistemas celulares

El requerimiento principal de una red en el concepto celular es encontrar una

manera de que cada estación distribuida distinga la señal de su propio transmisor

de la señal de otros transmisores. Hay dos soluciones a esto, acceso múltiple por

división de frecuencias (FDMA del inglés Frequency Division Multiple Access) y

multiplexación por división de código (CDMA del inglés Code Division Multiple

Access). FDMA funciona usando frecuencias diferentes entre celdas vecinas.

Encontrando la frecuencia de la celda elegida las estaciones distribuidas pueden

descartar las señales de las celdas vecinas. El principio de CDMA es más

complejo, pero consigue el mismo resultado; los transceptores distribuidos pueden

seleccionar una celda y escucharla. Otros métodos disponibles de multiplexación

como la de acceso múltiple por división de polarización (PDMA del

inglés Polarisation Division Multiple Access) y acceso múltiple por división de

tiempo (TDMA del inglés Time Division Multiple Access) no pueden ser usados

para separar las señales de una celda con la de su vecina ya que los efectos

varían con la posición y esto hace que la separación de la señal sea prácticamente

imposible. TDMA sin embargo es usado en combinación con FDMA o CDMA en

algunos sistemas para otorgar múltiples canales entre el área de cobertura de una

sola celda.

Prácticamente todos los sistemas celulares tienen algún mecanismo de mensajes

de difusión. Éste puede ser usado para distribuir información a muchos móviles,

por ejemplo, en los sistemas de telefonía, el uso más importante de los mensajes

de difusión es para configurar el canal para las comunicaciones uno a uno entre el

transceptor móvil y la estación base. Esto es llamado paginación.

Los detalles del proceso de paginación varían de red a red, pero normalmente se

conoce un número limitado de celdas donde el teléfono se encuentra (este grupo

de celdas es llamado área de localización en los sistemas GSM o área de ruteo en



http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=PDMA&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/TDMA

http://es.wikipedia.org/wiki/Broadcast

http://es.wikipedia.org/wiki/Broadcast



los UMTS). La paginación comienza enviando mensajes de difusión en estas

celdas. Los mensajes de paginación pueden ser usados para transferir

información. Esto se usa, por ejemplo, en los sistemas CDMA para él envió de

mensajes SMS.

Reutilización de frecuencias

El incremento en la capacidad de una red celular, comparando con una red con un

solo transmisor, viene con el hecho de que la misma radiofrecuencia puede ser

usada en un área diferente para una transmisión completamente diferente. Si

hubiera un solo transmisor, solo una transmisión puede ser realizada en cualquier

frecuencia dada. Desafortunadamente es inevitable cierto nivel de interferencia en

la señal producida por las otras celdas que usan la misma frecuencia. Esto

significa que en un sistema estándar FDMA habrá al menos un hueco entre celdas

que utilicen la misma frecuencia.

Figura 18 Reutilización de frecuencias en una red celular

El factor de reutilización de frecuencia es que tan seguido se puede utilizar la

misma frecuencia en una red. Esto es 1/n donde n es el número de celdas que no

pueden utilizar una frecuencia para transmisión.

Los sistemas CDMA usan una banda de frecuencia mayor para alcanzar la misma

tasa de transmisión que FDMA, pero compensan esto y que poseen un factor de

reutilización de 1. En otras palabras, cada celda usa la misma frecuencia y los

diferentes sistemas están separados por códigos en lugar de frecuencias.

http://es.wikipedia.org/wiki/UMTS

http://es.wikipedia.org/wiki/Servicio_de_mensajes_cortos


5.5. Geometría celular

El principal propósito de definir células es delinear zonas en las cuales cada canal

es usado. Es necesario un grado de confinación geográfica del canal para evitar la

interferencia co-canal.

Las zonas amorfas mostradas en la Figura 19 podrían ser aceptables para

sistemas que no se modifiquen. En la práctica, es necesaria una estructura

geométricamente que facilite la adaptación al crecimiento del tráfico.

Si una celda está cubierta por una antena isotrópica ubicada en el centro, se

puede pensar la célula como de forma circular. A este tipo de células se las

conoce como células omnidireccionales En este caso, existe solapamiento o bien

zonas sin cobertura, tal como se muestra en la Figura 1. 3.

Figura 19 Celdas formadas con antenas isotrópicas.

Un sistema podría estar diseñado con células en forma de cuadrados o triángulos

equiláteros pero, por razones de dibujo y relaciones geométricas los diseñadores

de sistemas de los Laboratorios Bell adoptaron la forma de hexágono. En este

caso, en una matriz de celdas no existe solapamiento ni espacios vacíos.

Al área formada por K celdas adyacentes que utilizan canales diferentes, se lo

llama cluster. Tal como se muestra en la siguiente Figura.

Figura 20 Ejemplo de cluster


5.6. Arquitectura de redes celulares

Un sistema de telefonía celular consta de cuatro elementos:

TERMINAL CELULAR MÓVIL

Es el equipo electrónico que permite a un abonado hacer o recibir llamadas, está

compuesto por : unidad de control, fuente de alimentación, transmisor/receptor,

antena. Es portátil, transportable, movible de un lugar a otro. Realiza una

actualización periódica de la señal recibida de la estación base, envía información

para registrarse en la estación base.

ESTACIÓN BASE (BTS)

Es la estación central dentro de una celda, conocida como BTS (Base Tranceiver

Station), realiza el enlace de RF a los terminales celulares, transmite información

entre la celda y la estación de control y conmutación, monitorea la comunicación

de los abonados. Está conformado por : unidad de control, unidad de

energía, antenas sectoriales (que utilizan métodos de diversidad para captar la

mejor señal), TRAU (unidad encargada de adaptar y hacer la conversión

de código y velocidad de las señales), y terminal de datos.

ESTACIÓN DE CONTROL Y CONMUTACIÓN

Conocido comúnmente como MTSO (Mobile telephony switching office), cuando

aplica tecnología GMS se denomina MSC (Mobile switching center), y

para redes Wireless Local Loop se denomina XBS.

Es el elemento central del sistema, sus funciones principales son:

Coordina y administra todas las BTS

Coordina las llamadas entre la oficina de telefonía fija y los abonados, así

como las llamadas entre los terminales celulares y los abonados, a través de las

BTS

http://www.monografias.com/Salud/Nutricion/

http://www.monografias.com/trabajos6/ante/ante.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtml

http://www.monografias.com/trabajos12/eticaplic/eticaplic.shtml

http://www.monografias.com/trabajos7/offi/offi.shtml

http://www.monografias.com/Tecnologia/index.shtml

http://www.monografias.com/Computacion/Redes/

http://www.monografias.com/trabajos7/mafu/mafu.shtml

http://www.monografias.com/trabajos13/mapro/mapro.shtml


Se encarga de la facturación (billing)

Dirige el Hand off entre cell site

Tiene un sotfware de gestión : network management system

Se interconecta a centrales TANDEM para comunicarse con otras redes

telefónicas.

Puede ser de 2 tipos (de acuerdo al área geográfica y cantidad de tráfico) :

Centralizado : una única central para toda el área de concesión del

operador, usa topología estrella,.

Descentralizado: más de una central, distribuido en el área de concesión.

Las BTS, Central y TANDEM se interconectan vía enlaces de fibra óptica, o vía

microondas (enlaces de datos de alta velocidad - SDH).

RADIO CANALES

Se entiende por Radio Canal al par de frecuencias portadoras más un time slot,

que van a servir como canales de tráfico en una comunicación. De estas 2

frecuencias una va a ser la frecuencia de Tx de la estación base y Rx del terminal,

la otra frecuencia va a ser la de Rx de la estación base y Tx del terminal.

Transportan datos y voz entre el abonado y las estaciones base, cada abonado

sólo puede usar un canal a la vez.

5.7. Transferencia de llamadas

Cuando se deteriora la calidad de transmisión durante una llamada en progreso,

se realiza un cambio automático de estación base. La conmutación de una

llamada en progreso de una estación base a otra se conoce como handoff . (Es de

destacar que una vez que una llamada es establecida el canal de set-up no es

usado nuevamente durante el período que dure la llamada, por lo tanto el handoff

es implementado siempre en el canal de voz).

http://www.monografias.com/trabajos15/sistemas-control/sistemas-control.shtml

http://www.monografias.com/trabajos15/topologias-neural/topologias-neural.shtml

http://www.monografias.com/trabajos13/fibropt/fibropt.shtml


Básicamente el handoff es requerido en dos situaciones en las cuales la estación

base recibe señales débiles desde la unidad móvil:

- Cuando el móvil llega al límite de la celda, en donde el nivel de señal cae

por debajo de un límite aceptable, típicamente -100dBm en un ambiente

con ruido limitado.

- Cuando la unidad móvil entra dentro de alguno de los pozos de intensidad

de señal que se encuentran dentro de la celda, como se muestra en la

Figura.

Este procedimiento es esencial, ya que de no existir en cualquiera de las

situaciones mencionadas anteriormente la comunicación se perdería, por lo que el

usuario debería restablecerla manualmente re-discando.

Figura 21 Ocurrencia de handoff.

Para poder implementar este mecanismo, durante una llamada en progreso el

equipo del canal de voz (RX y CU) en la estación base está supervisando

continuamente la calidad de la radio transmisión. Se pueden efectuar los

siguientes chequeos:

- Intensidad de la señal de radio frecuencia

- Relación portadora / interferencia en la señal de supervisión de audio (SAT)

y su retardo.

En base a estas mediciones se pueden diferenciar dos tipos de handoff


Tipos de handoff

El basado en la intensidad de la señal.

En este caso el nivel del umbral de la intensidad de señal para que ocurra un

handoff es de –100dBm en un sistema con ruido limitado y de –95dBm en un

sistema con interferencia limitada. Este tipo de handoff tipo es fácil de

implementar. El localizador del receptor mide todas las intensidades de señal de

todos los receptores en la estación base.

No obstante la intensidad de la señal recibida (Received Signal Strength RSS)

incluye interferencia.

RSS = C + I

donde C es la potencia de la señal portadora e I la interferencia.

Supongamos que se establece un nivel de umbral para RSS, entonces puede

suceder que RSS esté por encima del umbral debido a la componente I en la señal

recibida, la cual en ciertas ocasiones puede ser muy potente, en esta situación el

handoff teóricamente debería ocurrir pero no es así.

Ahora bien, supongamos otra situación donde I es de poca intensidad pero

también lo es RSS, en esta situación la calidad de voz es usualmente buena aun

cuando el nivel de RSS sea bajo, pero debido a la baja intensidad de RSS ocurre

un handoff innecesario.

Por lo tanto se puede deducir que es una cota fácil de manejar pero no da un

método muy certero para determinar cuándo deben ocurrir los handoffs.

El basado en la relación portadora interferencia (C/I).

En este caso el valor de C/I para que ocurra un handoff debe ser de 18dB

(usualmente en el límite de la celda) de modo tal de tener una buena calidad de


voz. Algunas veces un valor menor de C/I puede ser usado por razones de

capacidad La unidad de canal de voz genera un tono continuo, SAT, el cual es

adicionado a la voz transmitida (El SAT no interferirá con la voz transmitida porque

su frecuencia está por encima de las frecuencias de voz). En algunos sistemas se

usa la información de SAT (Supervisori Audio Tone) junto con el nivel de la señal

recibida para determinar cuándo debe ocurrir el handoff. El handoff puede ser

controlado mediante el uso de la relación C/I, que se obtiene de:

Se puede establecer un nivel basado en C/I, dado que C decae en función de la

distancia pero I es independiente de la ubicación. Si el handoff depende de C/I, y

C/I disminuye, esto puede ser en respuesta al incremento en la distancia de

propagación o en la interferencia. En ambos casos el handoff debe ocurrir.

5.8. Técnicas de mejora de la capacidad de sistemas celulares

Existen tres técnicas ampliamente usadas para ello, denominadas cell splitting,

sectoring y coverage zone approaches.

Cell splitting es el proceso de subdividir una celda congestionada en pequeñas

celdas.

• Cada nueva celda tendrá su estación base y una correspondiente disminución de

altura y potencia.

• Aumenta la capacidad pues aumenta las veces que se reusan las frecuencias.

• Se mantiene constante la razón D/R.


Figura 22 Cell splitting

Sectoring Se pretende mantener el radio de las celdas y decrementar la razón

D/R. Con

esto, aumentaríamos la capacidad pues:

– Reducimos el número de celdas en un cluster.

– Así, Incrementamos la reutilización de frecuencias.


Figura 23. Sectoring

Para conseguir ello debemos reducir la interferencia relativa sin disminuir la

potencia. La interferencia entre co-canales se decrementa si cambiamos las

antenas omni-direccionales de las bases por varias direccionales.

Este sistema para aumentar la capacidad se denomina ―Sectoring‖. Normalmente

se crean tres sectores (120°) o seis sectores (60°). En este sistema los canales

originales de las celdas se dividen en grupos que serán usados en cada sector.

Así se disminuye el número de antenas que interfieren, como se verá en el

siguiente ejemplo con una división de 120°, se disminuyen las interferencias de 6 a

2. Además se reduce el área cubierta por un grupo de canales, disminuyendo la

eficiencia del entroncado. Aumenta también el número de handoffs. Actualmente

existen estaciones bases que permiten que los móviles pasen de sector en sector

dentro de la misma celda sin necesidad de intervenir la MSC.

Coverage zone approaches El problema de aplicar sectoring es el aumento de

handoffs entre otros. Para solucionar ello, se creó esta propuesta.

• Está basada en el concepto de microceldas con un f.r.f. de 7


Figura 24 Coverage zone approaches

Como se ilustra en la figura anterior, cada una de las tres zonas ( pueden ser más

), son conectadas a una única estación base y comparten el mismo equipo de

radio.

• Las zonas son conectadas por fibra óptica, coaxial o enlace microondas a la

estación base múltiple

• Mientras un móvil se mueva entre las zonas de una misma celda mantiene el

mismo canal.

Los canales son distribuidos en tiempo y espacio por las tres zonas y también son

re-usados en co-canales, de la forma normal. Se cambia una gran antena central

por varios transmisores zonales, que solo estarán activos cuando corresponda,

disminuyendo la interferencia intercanal, aumentando la calidad de la señal, por lo

que aumenta la capacidad sin degradarla.

Información que mejoraría el handoff

• posición relativa del móvil respecto de estación base


• Velocidad del móvil (handoff más rápido para vehículos más veloces)

• En un sistema celular análogo cada estación base dedica un receptor de

ubicación para monitorear canales de voz en sentido opuesto de todos los móviles

dentro y cerca de la celda informando de la potencia de la señal recibida al MTSO

cuando se alcanza el umbral Pho, el MTSO supervisa un handoff

• La generación actual de sistemas celulares incorpora al móvil en el

procedimiento de handoff asistido por el móvil (MAHO) el móvil monitorea la

potencia de señal de la estación base cercana.

5.9. Cálculos de interferencias

Interferencia co-canal

La interferencia es el factor que en mayor medida limita el rendimiento de los

sistemas celulares. Hay varias fuentes de interferencia, pero la más relevante es la

denominada co- canal, Es consecuencia del reuso de frecuencias: hay células que

trabajan en el mismo conjunto de canales.

Figura 25. Distancia de Reuso


No se puede reducir incrementando la potencia de transmisión. También se

incrementaría la de las BS interferentes. Depende de la distancia de reuso (D), a

la que se encuentran las células interferentes (entre las localizaciones de las

estaciones base)

Figura 26. Ejemplo Distancia Reuso

En un hexágono

Figura 27 Hexágono (Célula)

Por el teorema del coseno (triángulo O1AO2)


Luego (α = 120º):

Alternativamente:

Teniendo en cuenta que β = 60º

Al cociente D/R (Q) a veces se le denomina como cociente de reuso co-canal.

Se supone que se trabaja con antenas omnidireccionales, la potencia de la señal

de interés (portadora) será

La interferencia de una de las células co-canal será


La interferencia total vendrá dada por

Figura 27. Solo se considera la Primera Corona

Teselación hexagonal. Sólo se considerará la primera corona interferente, hay 6

células interferentes.

Se asume que Dn es la misma para todas las células interferentes, igual a la

distancia de reuso


En el peor caso, la distancia interferente es, aproximadamente, D-R

Figura 28 Distancia D-R

Asumiendo que todos las BS están a la misma distancia, se tendría…

Se trata de una aproximación pesimista, ya que asume la peor de las condiciones

para todas las células interferentes: Diseño conservador. Hay otras

aproximaciones menos pesimistas: Se calcula la interferencia de las diferentes

estaciones base (1ª corona) cuando el móvil se sitúa en el vértice de la célula bajo

análisis; Las distancias con las BS interferentes se aproximan tal y como se

muestra en la figura

Figura 29. Interferencias de las diferentes estaciones base (Primera Corona)


Utilizando geometría hexagonal es posible encontrar una solución exacta para la

C/I cuando el móvil está en un vértice de la célula. También es posible realizar

análisis estadísticos de la C/I (C e I se tratan como variables aleatorias).

Valores de C/I para γ = 3.7

La aproximación optimista se comportante razonablemente bien. La opción

pesimista (diseño conservador) se puede emplear para tener en cuenta un margen

de seguridad.

Figura 29. Factor de Reuso


5.10 Dimensionamiento del interfaz radio

Parámetros del sistema:

• Pérdidas entre móviles y bases.

• Probabilidad de cobertura requerida (con márgenes que garanticen

el servicio en zonas de sombra e interiores)

• Tipo de área. Aplicación de distintos modelos.

Factores de carga:

• Básicamente limitados por interferencia.

• Factor = Factor (Eb/No, W, Rb, factor actividad )

Capacidad:

• Aumento de capacidad:

• Más potencia en los amplificadores.

• Más portadoras.

• Diversidad de transmisión (segundo amplificador por sector).

• Paramétricas: Capacidad vs. PathLoss@Pot.

• SoftCapacity Se deduce la densidad de tráfico por Erlang modificado

6. SISTEMA GSM

6.1 Comunicaciones móviles digitales frente a las analógicas

El principal problema de los sistemas analógicos es que presentan un límite para

el número de usuarios que pueden contener. Esto significa que por cada usuario

se asigna una frecuencia y debido al ancho de banda limitado para la transmisión,

se tiene un límite de frecuencias por área que pueden existir al mismo tiempo, lo

cual por efecto, limita el número de usuarios que se puede soportar en simultáneo.


Esta viene a ser una de las razones principales por las que el sistema analógico

viene siendo reemplazado por los sistemas digitales.

Actualmente, los proveedores de redes celulares se encuentran investigando dos

tecnologías que permitan el ingreso a la era digital. Estas tecnologías son el

TDMA (Acceso Múltiple por División de Tiempo) y el CDMA (Acceso Múltiple por

División 1de Código). De estas dos, la técnica más popular es la del CDMA debido

a que es capaz de manejar mayores transmisiones por frecuencia, puede generar

velocidades de transmisión de datos más altas y transmisiones más seguras que

el TDMA. Además, el sistema CDMA proporciona un control adicional de los

niveles de potencia de transmisión, lo cual permite que una mayor vida a las

baterías de los terminales celulares y menos interferencia entre cada celda.

Sin embargo, algunos sistemas analógicos todavía son utilizados

internacionalmente debido a que muchas redes no han sido convertidas al formato

digital. En muchos países es mucho menos costoso proporcionar servicios

celulares que servicios alámbricos. Los sistemas analógicos internacionales son el

NMT (Telefonía Móvil Nórdica) y el TACS (Sistemas de Comunicación de Acceso

Total), los cuales se emplean en su mayoría fuera de Europa.

Ahora, en cuanto al estándar digital más usado internacionalmente, se tiene el

GSM. Este estándar europeo ha sido adoptado por muchas regiones del mundo

incluidas algunas zonas de los Estados Unidos. El GSM proporciona una solución

celular netamente digital a través de su interfas de aérea TDMA. Existen

diferencias entre el GSM Norteamericano y el global. Estas diferencias son

básicamente el número de transmisiones por canal (8 para el GSM global y 2 para

el de Estados Unidos) y el espaciamiento en frecuencia entre canales.

6.2 Desarrollo y especificaciones del sistema GSM

La red GSM (Sistema global de comunicaciones móviles) es, a comienzos del

siglo XXI, el estándar más usado de Europa. Se denomina estándar "de segunda


generación" (2G) porque, a diferencia de la primera generación de teléfonos

portátiles, las comunicaciones se producen de un modo completamente digital.

En 1982, cuando fue estandarizado por primera vez, fue denominado "Groupe

Spécial Mobile" y en 1991 se convirtió en un estándar internacional llamado

"Sistema Global de Comunicaciones Móviles".

En Europa, el estándar GSM usa las bandas de frecuencia de 900MHz y 1800

MHz. Sin embargo, en los Estados Unidos se usa la banda de frecuencia de 1900

MHz. Por esa razón, los teléfonos portátiles que funcionan tanto en Europa como

en los Estados Unidos se llaman tribanda y aquellos que funcionan sólo en Europa

se denominan bibanda.

El estándar GSM permite un rendimiento máximo de 9,6 kbps, que permite

transmisiones de voz y de datos digitales de volumen bajo, por ejemplo, mensajes

de texto (SMS, Servicio de mensajes cortos) o mensajes multimedia

(MMS, Servicio de mensajes multimedia).

6.3 Arquitectura del sistema GSM

En una red GSM, la terminal del usuario se llama estación móvil. Una estación

móvil está constituida por una tarjeta SIM (Módulo de identificación de abonado),

que permite identificar de manera única al usuario y a la terminal móvil, o sea, al

dispositivo del usuario (normalmente un teléfono portátil).

Las terminales (dispositivos) se identifican por medio de un número único de

identificación de 15 dígitos denominado IMEI (Identificador internacional de

equipos móviles). Cada tarjeta SIM posee un número de identificación único (y

secreto) denominado IMSI (Identificador internacional de abonados móviles). Este

código se puede proteger con una clave de 4 dígitos llamada código PIN.

Por lo tanto, la tarjeta SIM permite identificar a cada usuario independientemente

de la terminal utilizada durante la comunicación con la estación base. Las

comunicaciones entre una estación móvil y una estación base se producen a


través de un vínculo de radio, por lo general denominado interfaz de aire (o en

raras ocasiones, interfaz Um).

Figura 30 Sistema GSM

Todas las estaciones base de una red celular están conectadas a un controlador

de estaciones base(o BSC), que administra la distribución de los recursos. El

sistema compuesto del controlador de estaciones base y sus estaciones base

conectadas es el Subsistema de estaciones base (o BSS).

Por último, los controladores de estaciones base están físicamente conectados

al Centro de conmutación móvil (MSC) que los conecta con la red de telefonía

pública y con Internet; lo administra el operador de la red telefónica. El MSC

pertenece a un Subsistema de conmutación de red (NSS) que gestiona las

identidades de los usuarios, su ubicación y el establecimiento de comunicaciones

con otros usuarios.

Generalmente, el MSC se conecta a bases de datos que proporcionan funciones

adicionales:


El Registro de ubicación de origen (HLR): es una base de datos que

contiene información (posición geográfica, información administrativa, etc.) de

los abonados registrados dentro de la zona del conmutador (MSC).

El Registro de ubicación de visitante (VLR): es una base de datos que

contiene información de usuarios que no son abonados locales. El VLR

recupera los datos de un usuario nuevo del HLR de la zona de abonado del

usuario. Los datos se conservan mientras el usuario está dentro de la zona y se

eliminan en cuanto abandona la zona o después de un período de inactividad

prolongado (terminal apagada).

El Registro de identificación del equipo (EIR): es una base de datos que

contiene la lista de terminales móviles.

El Centro de autenticación (AUC): verifica las identidades de los usuarios.

La red celular compuesta de esta manera está diseñada para admitir movilidad a

través de la gestión detrás pasos (movimientos que se realizan de una celda a

otra).

Finalmente, las redes GSM admiten el concepto de roaming: el movimiento desde

la red de un operador a otra.

6.3.1 Subsistema radio o Bases BSS

Esta capa de red se ocupa de proporcionar y controlar el acceso de los terminales

al espectro disponible, así como del envío y recepción de los datos.

El sistema debe ser capaz de soportar una gran carga de usuarios, con muchos

de ellos utilizando la red al mismo tiempo. Si sólo hubiera una antena para todos

los usuarios, el espacio radioeléctrico disponible se saturaría rápidamente por falta

de ancho de banda. Una solución es reutilizar las frecuencias disponibles. En lugar

de poner una sola antena para toda una ciudad, se colocan varias, y se programa

el sistema de manera que cada antena emplee frecuencias distintas a las de sus

vecinas, pero las mismas que otras antenas fuera de su rango. A cada antena se

le reserva cierto rango de frecuencias, que se corresponde con un cierto número


de canales radioeléctricos (cada uno de los rangos de frecuencia en que envía

datos una antena). Así, los canales asignados a cada antena de la red del

operador son diferentes a los de las antenas contiguas, pero pueden repetirse

entre antenas no contiguas.

Además, se dota a las antenas de la electrónica de red necesaria para

comunicarse con un sistema central de control (y la siguiente capa lógica de la

red) y para que puedan encargarse de la gestión del interfaz radio: el conjunto de

la antena con su electrónica y su enlace con el resto de la red se llama estación

base (BS, Base Station). El área geográfica a la que proporciona cobertura una

estación base se llama celda o célula (del inglés cell, motivo por el cual a estos

sistemas se les llama a veces celulares). A este modelo de reparto del ancho de

banda se le denomina a veces SDMA o división espacial.

Figura 31. Estructura del BSS

El empleo de celdas requiere de una capa adicional de red que es novedosa en el

estándar GSM respecto a los sistemas anteriores: es el controlador de estaciones

base, o BSC, (Base Station Controller) que actúa de intermediario entre el

―corazón‖ de la red y las antenas, y se encarga del reparto de frecuencias y el

control de potencia de terminales y estaciones base. El conjunto de estaciones

base coordinadas por un BSC proporcionan el enlace entre el terminal del usuario

y la siguiente capa de red, ya la principal, que veremos más adelante. Como capa

http://es.wikipedia.org/wiki/Cobertura



de red, el conjunto de BSs + BSC se denomina subsistema de estaciones base, o

BSS (Base Station subsystem).

6.3.2 Subsistema NSS

El NSS es el centro de procesamiento de la red GSM y es el responsable de

gestionar una comunicación confiable entre la red GSM y la las otras redes. Lo

más importante es la conexión con la Red Telefónica Pública Conmutada (PSTN).

Todas las llamadas entre subscriptores, sean estas llamadas originadas hacia el

PSTN, originadas en el PSTN y terminadas en un subscriptor móvil, o llamadas

entre subscriptores móviles, todas son gestionadas y enrutadas por medio del

NSS.

Los elementos fundamentales del NSS son: el Centro de Conmutación Móvil que

contiene integrados el Registro de Ubicación de Visitantes (MSC/VLR) y el

Registro de Ubicación Local con el Centro de Autenticación (HLR/AuC) integrado.

El MSC/VLR controla todas las llamadas hacia y desde el PSTN, así como dentro

de la red móvil. El HLR almacena y provee la identidad y derechos de acceso de

servicio de los usuarios. Este almacena la ubicación de los subscriptores, para

permitir el roaming. El AuC se encarga de la integridad de los subscriptores, así

como de la seguridad de los datos en la red.


Figura 32 Estructura NSS

6.3.3 Subsistema OSS

Los OSS se conectan a diferentes NSS y MSC para controlar y monitorizar toda la

red GSM. La tendencia actual en estos sistemas es que dado que el número de

BSS se está incrementando se pretender delegar funciones que actualmente se

encarga de hacerlas el subsistema OSS en las BTS de manera que se reduzcan

los costes de mantenimiento del sistema.

Las acciones de operación y mantenimiento se llevan a cabo con el fin de

conseguir el buen funcionamiento del sistema GSM en su conjunto, ya sea

solucionando los problemas y fallos que aparezcan o monitorizando y mejorando

la configuración de los equipos para un mayor rendimiento.

6.4 Servicios ofrecidos en red GSM

Las necesidades que cubre GSM son las limitaciones de la primera generación de

telefonía móvil como se describen a continuación:

http://www.wikiteka.com/trabajos/el-sistema-gsm-1/


Uso más eficiente de la banda de frecuencias: uso radio frecuencia digital

en vez de analógica.

Mayor calidad de voz usando en este caso digitalización de 13 bits

muestreada a 8KHz y empleando complejos codificadores de voz.

Más confiabilidad: eficiente control de errores durante la transmisión por

aire, usando codificación por bloque para el 20% más importante de bits,

seguida de codificación convencional al 70% dejando el 30% restante sin

codificar.

Seguridad: necesidad de tener una comunicación libre de interferencias sin

pérdidas en la cobertura minimizando posibles inconvenientes propios de

un enlace en movimiento.

Mejorar el proceso de traspaso de la transmisión de una celda a otra

(Handoff): el teléfono envía constantemente datos acerca de la recepción

de su celda y de las celdas vecinas proporcionando información para

evaluar mejor el traspaso y hacerlo más confiable, independiente de la

velocidad del móvil.

Los servicios básicos de telecomunicación que GSM ofrece a los usuarios se

dividen en dos categorías principales:

Teleservicios: aquellos que permiten al abonado comunicarse con otro

abonado.

Servicios portadores: permite al abonado móvil el envío de datos.

1. Servicios básicos

Algunos de los Teleservicios básicos que la red GSM pueden ser:


Voz: capacidad de recibir y de enviar llamadas hacia o desde todo el mundo

tanto con abonados fijos como con abonados móviles.

Llamadas de emergencia: posibilita al abonado hacer llamadas de

emergencia pulsando un botón aún sin contar con la tarjeta SIM.

Fax

Servicios de mensajes cortos: es posible enviar un mensaje de hasta 160

caracteres desde y hacia un terminal móvil. Si el móvil no está conectado o

fuera de cobertura, el mensaje se almacena en la central de mensajes

hasta que el abonado se conecte, avisándoles de la existencia de dicho

mensaje.

Buzón de voz: consiste en un contestador incorporado en la red y

controlado por el abonado. Las llamadas pueden ser desviadas al buzón del

abonado accediendo posteriormente a él con un código personal.

Buzón de fax: permite al usuario recibir mensajes de fax en cualquier

máquina a través de su móvil.

Voz y fax alternados: permite que durante una llamada el abonado

intercambie entre voz y fax. Se pueden conmutar varias veces.

Entre los servicios portadores básicos; que soportan la transmisión de datos

síncronos y asíncronos a velocidades de hasta 9.6Kbit/seg, se pueden distinguir

los siguientes:

Tráfico hacia la red telefónica (PSTN): para enviar el tráfico de datos hacia

la red pública es necesario seleccionar un módem.

Tráfico hacia la Red Digital de Servicios Integrados (ISDN)


Acceso a otras redes de datos asíncronos: soporta tráfico hacia las redes

públicas de conmutación de paquetes y conmutación de circuitos ,

necesitando un interfaz en función de cada propósito.

2. Servicios suplementarios

Los servicios elaborados ya sean completando o modificando los teleservicios y

los servicios portadores se denominan servicios suplementarios, de los que se

pueden destacar:

Desvío de llamada: facilidad para desviar llamadas entrantes a otro número

según sea la situación (móvil apagado, ocupado, no contesta…) todo sin

necesidad de apagar el móvil.

Restricción de llamadas salientes: se puede activar o desactivar desde el

terminal, pudiendo restringir todas las llamadas salientes, las llamadas

salientes internacionales o bien las llamadas salientes internacionales de la

propia red PLMN (Res Pública Móvil).

Restricción de llamadas entrantes: se pueden restringir todas las llamadas

o solo aquellas que procedan de la red PLMN propia. Esto permite al

usuario no pagar por las llamadas entrantes sin apagar el equipo.

Aviso de tarifa: proporciona información de la tarifa de llamada en progreso

ya que hay algunos tramos que paga el abonado que recibe la llamada.

Llamada en espera: notificar al usuario a través del móvil que tiene una

llamada que puede rechazar, contestar o ignorar.

Multiconferencia: permite al abonado establecer una conversación desde

tres a seis abonados al sistema.

3. Módulo de Identificación de Abonado (SIM)


Excepto por las llamadas de emergencia, las estaciones móviles sólo se pueden

utilizar si contienen la tarjeta SIM válida. La estación móvil debe contener una

función de seguridad para la autentificación de la identidad del usuario. La tarjeta

almacena tres tipos de información relacionada con el abonado:

Datos fijos que se almacenan antes que se venda la suscripción; por

ejemplo la clave de autentificación y algoritmo de seguridad.

Datos de red temporales

Datos relativos al servicio. Por ejemplo preferencia de idioma y aviso de

tarifa.

La tarjeta SIM (Subscriber Identity Module) contiene información para los

operadores dentro de la red GSM. Esta información puede estar relacionada con

el abonado, con los servicios contratados a él, e información relativa a la red móvil,

como la localización. Existen almacenamientos de tipo obligatorio y opcional.

En el almacenamiento obligatorio la tarjeta SIM contiene información

administrativa para el funcionamiento del equipo. Como el modo de operación,

identidad internacional del abonado, información sobre localización, medidor de

tiempo, preferencias de idioma y por supuesto, el número de identificación del

equipo en la red.

La tarjeta SIM permite bloquear y prohibir las operaciones en la red GSM. Para

desbloquearla, el usuario debe introducir la clave de desbloqueo.

6.5 Interfaz radio del sistema GSM

El interfaz Um es el interfaz de interconexión entre los terminales móviles y la red

GSM. Se trata del interfaz radio que define la disposición de los canales lógicos de

funcionamiento del sistema GSM sobre los canales físicos o radiofrecuencias

utilizadas.


6.5.1 Multiacceso

El acceso múltiple usado es TDMA con 8 intervalos de tiempo por trama. La

duración de cada intervalo es de 0,577ms. La trama comprende 8 canales físicos

que transportan lo canales lógicos de tráfico y señalización (control). Se dispone

también de un sistema de multiramas: uno que consta de 26 tramas con intervalos

de 120ms, y otra que consta de 51 tramas con intervalos de 236ms.

Tiene dos canales de tráfico para voz y datos respectivamente. El primero de ellos

se definió el denominado canal de velocidad completa que hace uso de un

codificador vocal que proporciona una señal digital de13Kb/s. Tras la codificación

de canal, la velocidad binaria bruta es de 22,8Kb/s. El segundo de los canales se

sustenta sobre el canal de tráfico a velocidades de 2,4 4,8 y 9,6 Kb/s con

diferentes procedimientos de adaptación de la velocidad, codificación de canal y

entrelazado. También se admiten servicios de datos naturaleza no transparente

con una velocidad binaria de 12Kb/s.

6.5.2 Canales lógicos

GSM distingue entre canales físicos y canales lógicos. Vamos a describir la

estructura de los canales físicos en la banda GSM-900, siendo esta similar a la de

las otras dos bandas.

Canal Físico

Cada canal radio está dividido en 8 ranuras en el tiempo (slots), denominadas time

slots (TS) y con una duración de 0.577 ms. En la Figura podemos ver un

esquema.


Figura 32 Canal Físico

Los datos transmitidos en un TS se denominan ráfaga. Existen cinco tipos distintos

de ráfagas:

•Normal

•Ráfaga de acceso

•Ráfaga de corrección de frecuencia

•Ráfaga de sincronización

•Ráfaga dummy

El formato y la información de cada una, depende del tipo de canal al que

pertenezca.

En cada ráfaga se transmiten 156.25 bits. Sabiendo que esto ocurre en 0.577

milisegundos, las tasas que se alcanzan en esta interfaz son:

•33.9 kbps por time-slot

•270.8 kbps por portadora


La modulación usada en GSM es GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying)

Canales Lógicos

Si el canal físico se refería a un time-slot perteneciente a una portadora, el canal

lógico no es más que la información portada por dicho time-slot. No existe una

correspondencia exacta entre canales físicos y canales lógicos, muchos de éstos

últimos son mapeados o multiplexados en uno o diferentes time-slots para

transmitir información tanto de señalización como de usuario.

Existen dos tipos de canales lógicos en GSM: los canales de tráfico (TCH – Traffic

Channels), que transportan información (voz o datos) del usuario y los canales de

control (CCH – Control Channels), que transportan señalización y sincronización

entre la estación base y la estación móvil.

Los canales de tráfico que transportan paquetes de datos se denominan PDTCH

(Packet Data Traffic Channel).

6.5.3 Medicion de señal en la MS

TA (Timing Advance): Procedimiento por el cual una estación base es capaz de

calcular la distancia a la que se encuentra una MS del propio nodo (o viceversa).

Para ello se miden los retardos de propagación de las señales radioeléctricas que

intervienen en la comunicación entre BS-MS. Sabiendo que dichas señales viajan

a una velocidad cercana a la de la luz podemos estimar (con mala precisión) dicha

distancia, para trazar una circunferencia sobre la cual se ubicaría el MS.

DOA (Time Difference Of Arrival): Método para estimar la diferencia entre los

tiempos de llegada de una misma señal radioeléctrica a un conjunto de antenas

receptoras. No es necesario en este caso conocer los tiempos de llegada; tan sólo

basta con conocer la diferencia de dichos tiempos. Para ello partimos del principio


que defiende que debido a la diferencia de distancias que existe entre las antenas

respecto al punto de medición, los tiempos de retardo de las señales captadas por

el terminal emisor son diversos.

Para calcular dichas diferencias de tiempo, una de las técnicas aplicables consiste

en medir las diferencias de fase de la señal en cada una de las antenas

receptoras.

TOA (Time Of Arrival): Magnitud que representa el tiempo absoluto que tarda en

llegar una señal de radio de un origen a su destino.

AoA (Angle of Arrival): Método para determinar el ángulo de llegada de una

señal a una antena receptora. Se basa en mediciones TDOA capturadas en

diversas antenas.

6.5.4 Salto en frecuencia

El principio de salto de frecuencia en GSM es que ráfagas sucesivas TDMA de

una conexión son transmitidas vía diferentes frecuencias que pertenecen a las

respectivas celdas de acuerdo al planeamiento de la red. Este método es llamado

Salto de Frecuencia Lento (SFH) puesto que la frecuencia de transmisión

permanece constante durante una ráfaga. (En contraste al salto de frecuencia

rápido donde la frecuencia de transmisión cambia en una ráfaga).

La calidad de enlace puede cambiar de ráfaga a ráfaga por el desvanecimiento en

plazo corto y el nivel de interferencia son diferentes en frecuencias diferentes.

Puesto que la información para una trama de voz es intercalada sobre 8 ráfagas

sucesivas y la decodificación exitosa de la trama de voz depende del promedio de

la tasa de bit error de estas 8 ráfagas, una trama de voz puede ser decodificada

aún si hubieran algunas ráfagas con mala calidad. Sin salto en general las 8

ráfagas serán buenas o malas. De aquí el beneficio del salto de frecuencia, que es


una clase de ecualización de la calidad del enlace de todas las conexiones por

diversidad de frecuencia (promediando los desvanecimientos en plazo corto) y por

diversidad de interferencia (promediando la interferencia).

6.5.5 Transmisión discontinua (DTX)

La meta es reducir el consumo de potencia de la MS y reducir la interferencia en la

celda. En una conversación normal los participantes hablan sólo alrededor del

50% del tiempo4 , usando cada dirección de transmisión sólo el 50%. La

transmisión discontinua (DTX) es un modo de operación donde las transmisiones

son conmutadas sólo para aquellas tramas que contienen información útil. La

dificultad es encontrar una técnica que distinga la voz del ruido real aún en un

ambiente ruidoso. Estos algoritmos son implementados en la función VAD (Voice

Activity Detection).

6.5.6 Control de potencia

Es el mecanismo que permite adaptar la potencia de transmisión de la MS de

acuerdo a las condiciones de recepción de la BTS. Existen dos ventajas con este

procedimiento: la reducción del consumo de potencia promedio (especialmente en

la MS) y la reducción de la interferencia experimentada por usuarios cocanal.

Existen dos tipos de control de potencia disponibles:

Clásico.- El tamaño de los pasos son fijados (2, 4, 6 dB) independiente de los

valores actuales de RXLEV y RXQUAL 3 . Después un comando suspende el

proceso por cierto tiempo.

Adaptivo.- El tamaño de los pasos depende de los valores actuales de RXLEV y

RXQUAL. El tiempo entre dos decisiones de CP es minimizado.

6.5.7 Alineación temporal

Alineación temporal adaptativa.


– El acceso TDMA requiere una excelente sincronización.

– Las MS obtienen la sincronización de las señales recibidas de las BTS

que transmiten en intervalos sucesivos TDM.

– Las MS envían sus ráfagas aisladas, una por trama.

– El tiempo de propagación depende de la separación MS-BTS.

– Puede suceder que ráfagas adyacentes emitidas por dos MS distantes

entre sí, se superpongan parcialmente en la BTS.

GSM. TA (time Alignment). La BTS ordena a las MS distantes que inicien el envió

de sus ráfagas con cierto adelanto respecto al instante teórico. 6 bits. (0-63

periodos de bit). (0-233 μs). 35Km. Máximo radio celular (Señalización ida y

vuelta).

– Adelanto lo evalúa la BTS cuando el móvil accesa al RACH.

– El espacio de guarda de la ráfaga de acceso (68,25 bits o 252 μs) permite

una distancia MS-BTS de hasta 37 Km sin traslape.

– Datos de corrección del TA (1 bit up/down) lo envía la BTS a través del

SACCH.

6.5.8 Codificación de voz en GSM

La voz requiere de más bits por segundo si se desea aumentar su calidad, la

codificación de voz permite reducir la cantidad de bits usando algoritmos

matemáticos, en GSM los codificadores híbridos reducen en 8 veces la cantidad

de bits por segundo y sin perder información al eliminar redundancias.


6.5.9 Codificación de canal en GSM

Para evitar que la pérdida de algunos bits durante la transmisión introduzca

errores en la información, se efectúan procesos de codificación agregando

bloques de bits de redundancia y también codificación de convolución. En la

recepción a través de decodificadores y verificadores de paridad se pueden

reconstruir mensajes, evitando así la repetición del mensaje incompleto y erróneo.

6.5.10 Modulación

La modulación presenta las siguientes características

GMSK. BbT=0,3. Velocidad de modulación=270,83 Kbps. η=1,35 bps/Hz.

Modulación GMSK.

– Una vez conformada la ráfaga a 270,833 Kbps.

– Modulación digital de frecuencia con fase continua y

prefiltrado gaussiano.

– Envolvente de la onda modulada constante.

– Puede utilizarse amplificadores de potencia no lineales

(alto desempeño)

– Generación mediante modulación directa de frecuencia

o en cuadratura.

– Posibilidad de diferentes métodos de detección:

coherente, no coherente, diferencial.

6.6 Movilidad y gestión de llamadas

El nivel de movilidad de los usuarios condiciona las posibles estrategias de

handover entre sistemas. De forma simplificada se podría clasificar en los

siguientes grupos:


Usuarios estáticos. Aquellos que no van cambiar de celda a lo largo de los

periodos de actividad.

Usuarios con bajo nivel de movilidad. Aquellos que únicamente pueden hacer

handover a una nueva celda durante el periodo de actividad, no debido a su

movilidad, sino por razones de cobertura (por ejemplo, al encontrarse en el borde

de una celda).

Usuarios con alto nivel de movilidad. Los que presentan alta probabilidad de

realizar handover o reselección en el curso de una llamada.

El inconveniente es que la red no proporciona información para deducir el grado

de movilidad de los usuarios. Ocasionalmente, se tienen mecanismos que

permiten estimar el nivel de movilidad en algunos casos. El principal es la

definición de las áreas de registro de usuario UMTS y GPRS en zonas de frontera.

6.7 Algoritmo de traspaso de llamada

La red GSM autentifica la identidad del abonado utilizando un mecanismo de

"desafio-respuesta"(La misma palabra lo dice. Se envía a la estación móvil un

número aleatorio de 128 bits (RAND). La estación móvil (MS) calcula la respuesta

firmada de 32 bits (SRES) basándose en el cifrado del numero aleatorio (RAND)

con el algoritmo de autenticación (A3) utilizando la clave individual de

autenticación de abonado (Ki). Al recibir del abonado la respuesta firmada

(RAND), la red GSM repite el cálculo para verificar la identidad del abonado.

Fíjese que la clave individual de autenticación de abonado (Ki) nunca se transmite

sobre el canal de radio. Está presente en el SIM del abonado, así como en las

Bases de Datos del AUC, HLR y VLR. Si el RAND recibido coincide con el valor

calculado, la estación móvil ha sido autentificada con éxito y puede continuar. Si

los valores no coinciden la conexión se termina y se indica un fallo de

autenticación a la estación móvil. El cálculo de la respuesta firmada (RAND) se

realiza dentro del SIM :). Esto proporciona mayor seguridad, debido a que la


información del abonado confidencial como la IMSI o la clave individual de

autenticación del abonado (Ki) nunca salen del SIM durante el proceso de

autenticación.

6.8 Señalización en la red GSM

La interfaz radio, um, es una de las componentes específicas y de mayor relieve

en GSM, sus objetivos básicos son:

Proporcionar un acceso estándar para los diferentes tipos de estaciones

móviles.

Permitir una evolución ¨libre¨ de los equipos móviles y de la red en

tecnologías y configuraciones sin ataduras mutuas.

Posibilitar que las llamadas se realicen a un número único, con

independencia de la ubicación del terminal.

Asegurar una elevada calidad de fidelidad de la señales de voz y datos.

Flexibilidad de operaciones, que permita al usuario la elección por cada

llamada o globalmente, de parámetros de la comunicación tales como

velocidad de información y tipos de conmutación.

Los protocolos de la interfaz Um se han especificado siguiendo el modelo

de referencio OSI y constan de la capa física, las capas de red y la capa de

enlace.

Capa física

La capa física contiene las funciones necesarias para la transferencia de

trenes de bits sobre los canales físicos radioeléctricos.

En GSM se utilizan para el acceso radio, dos portadoras radioeléctricas

para los enlaces ascendentes(MS –BTS) y descendente(BTS-MS),

respectivamente. Al conjunto de las dos portadoras suele llamársele


radiocanal. Cada radiocanal es compartido por varios usuarios mediante la

técnica de acceso múltiple por división de tiempo, TDMA(time división

múltiple Access).

La capa física está organizada de canales lógicos y canales físico. Los

canales lógicos son estructuras de datos y protocolos que realizan

funciones de intercambio necesaria para:

para seguimientos de los móviles y aviones a estos.

Establecimiento de las llamadas.

Mantenimiento de las llamadas.

Supervisando y control de la calidad.

Los canales lógicos se clasifican en dos grandes grupos:

Canales de comunicación.

Canales de control.

Los canales de comunicación comprenden las estructuras necesarias para

sustentar las llamadas establecidas y su señalización asociada y se divide en:

Canales de tráficos, TCH(Trafflc channels), por los que se intercambian las

informaciones de los usuarios(voz y datos). Los hay de dos clases, de

velocidad total, TCH/F y de velocidad mitad, TCH/H.

Canales de señalización asociada, ACCH(Associated control cannel), que

van siempre unidos a un TCH y se utilizan para la supervisión y el control

de la llamada en curso. Se subdividen en dos: canales lentos, SAC (Slow

Associated Control Channel) y rápidos, FAC( Fast Associated Control

Channel), que se utilizan en función de las urgencia de los mensajes de

señalización.


Los canales de control se emplean para señalización, aunque por ellos se prestan

también servicios de difusión de mensajes. Se clasifican como sigue:

Canales de difusión. En el sentido descendente, se tiene el canal

BCH(Broadcasting Channel). Se usa para difusión de información general

de la red, por ejemplo identificación de las estaciones base y sincronización

de estaciones móviles.

Canales comunes. En sentido ascendente, se tiene el canal RACH(Random

Access Channel) que se utiliza para el acceso de las HS a la red. En

sentido descendente, se usan los canales: PCH(Paging Channel) Y AGCH(

Access Grant Channel) para aviso y concesión de recursos a los móviles.

Canales dedicados, SDCCH (Stand-alone Dedicated control channel). Son

canales bidireccionales que se asignan a un móvil de forma exclusive, pero

transitoria, durante el proceso de registro y en la fase de establecimiento de

las llamadas para intercambio de datos de identificación del móvil y el

numero llamado.

Para la difusión de mensajes desde una célula, se usa el canal de difusión,

CBCH(Cell Broadcast Channel) realizado como estructura independiente de los

canales anteriores.

En la capa 1, los canales lógicos se ponen en correspondencia con los canales

físicos del modo siguiente: como se ha indicado, en GSM se utiliza multiacceso

TDMA el tiempo se divide en segmentos iguales llamados intervalos. Un conjunto

de 8 intervalos(numerados de 0 a 7) forma una trama. Las tramas se repiten

periódicamente. Un canal físico es discontinuo, en forma de ráfagas de bits

alojadas en los intervalos de tiempo. En consecuencia, los recursos de la capa

física son radiocanales e intervalos de tiempo.


Capa de red

La capa de red tiene por objeto el establecimiento de un enlace de señalización

fiable y seguro entre la MS y la red. Se han diseñado entidades de protocolos

específicos para los diferentes canales lógicos.

Los protocolos básicos de la capa de red son: el protocolo LAPD hacia la red y el

protocolo LAPDm hacia la interfaz radio.

Capa de enlace

La capa de enlace se encarga de la señalización entre la MS y la red y se

subdivide en tres subcapas:

Gestión de los recursos de radio, RR (radio resources Management).

Gestión de la movilidad, MM (Mobillity Management).

Gestión de la conexión, CM(Call Management)

6.9 QoS en el sistema GSM

La tercera generación de sistemas de comunicaciones móviles van a aparecer en

la red básica y la tecnología IP de cerca y evolucionando gradualmente a todas las

tendencias de su red IP: 3G de conmutación de circuitos red básica en la que el

principal núcleo de la red existente (3GMSC (M11) la evolución, y 3Gred de

paquetes básicos principalmente de la red GSM / GPRS básico evolución de la

red, por lo tanto, calidad de la red de servicio (QoS) ha presentado mayores

requerimientos. cómo aprovechar al máximo la calidad de servicio de red para

asegurarse que los clientes reciban un servicio satisfactorio, mientras que el uso

eficiente de los recursos de la red una construcción de la red 3G es una cuestión

importante.


QoS de diferentes servicios como control de tráfico, garantizar en tiempo real de

ancho de banda de negocios, una latencia baja, baja tasa de pérdida de paquetes;

a medida para el ancho de banda de operaciones correspondiente diferentes,

reducir los paquetes de red tasa de pérdida; el tráfico de red sin problemas y

mejorar la utilización de ancho de banda, ajustar la interfaz física de velocidad, etc.

Dirección IP de voz QoS basado en las principales las siguientes cuestiones: la

red entre dos nodos en un negocio específico de solicitud, la tasa media de flujo;

paquetes de datos entre dos nodos de la red media de los viajes redondos de

tiempo de transmisión, en tiempo real de retraso y los cambios demora; red la

transmisión de la tasa de pérdida de paquetes; disponibilidad de la red, para

completar la configuración del tiempo de atención continuada proceso. La

sensibilidad de la demora para una variedad de requerimientos de negocio

diferente, la arquitectura 3GPP especificaciones QoS en general se dividen en

cuatro categorías: Requisitos clase para asegurar la continuidad del flujo de datos,

requieren una latencia baja, baja tasa de pérdida de paquetes; medios de

transmisión de tipo para garantizar la continuidad, al mismo tiempo reducir la

demora; Web y otro tipo interactivo sobre la latencia y la precisión de los datos,

existen requisitos estrictos. Servicios en segundo plano-tipo para asegurar la

exactitud de los datos.

UNIDAD 3: SISTEMAS AVANZADOS DE COMUNICACIONES MÓVILES

7. SISTEMA GPRS

7.1 Características principales de GPRS

GPRS (General Packet Radio System), que básicamente provee acceso a la

transmisión de datos en forma de paquetes, a usuarios de sistemas TDMA y GSM.

En términos de arquitectura, GPRS puede pensarse como una red de datos

superpuesta a una red 2G GSM. Esta red superpuesta permite la transmisión de

paquetes de datos a velocidades que van de 9.6 a 171 Kbps.

http://www.todo-cel.com.ar/info/tdma.html

http://www.todo-cel.com.ar/info/gsm.html



Los principales beneficios del GPRS consisten en reservar recursos (canales de

RF GSM) cuando tiene datos para enviar, y reducir la dependencia en las redes

tradicionales de conmutación de circuitos. La mayor funcionalidad de GPRS,

reduce el costo incrementar de proveer servicios de datos, lo que a su vez,

permite una cada vez mayor penetración de los servicios de datos entre los

usuarios corporativos y residenciales. Por otro lado, GPRS permite una mayor

calidad en los servicios de datos, medido en términos de confiabilidad, tiempo de

respuesta, y sobre todo, en las prestaciones que permite ofrecer.

Las aplicaciones desarrolladas en base a GPRS, llegarán a una creciente base

instalada de clientes, y permitirán -esto ya se está verificando en nuestro mercado

a los diferentes operadores diferenciarse a partir de los servicios, que es lo que en

definitiva percibe el usuario.

El servicio GPRS, por tanto, está dirigido a aplicaciones que tienen las siguientes

características:

Transmisión poco frecuente de pequeñas o grandes cantidades de datos

(por ejemplo, aplicaciones interactivas).

Transmisión intermitente de tráfico de datos bursty (por ejemplo,

aplicaciones en las que el tiempo medio entre dos transacciones consecutivas

es de duración superior a la duración media de una única transacción.)

Como por ejemplo:

RTI (Road Traffic Informatics)

Telemetría

Tele alarma

Control del tráfico ferroviario

Acceso a internet usando la WWW (World Wide Web)


http://www.monografias.com/trabajos5/laweb/laweb.shtml


7.2 Arquitectura de red

Para la realización de un servicio de datos por paquetes en la red celular GSM se

pueden seguir dos inicializaciones diferentes:

Inicialización de sistema integrado

Inicialización de sistema separado

La primera inicialización prevé que toda la infraestructura necesaria para el

soporte del servicio sea añadida a la de la red GSM, mientras que la segunda

prevé el añadido de la funcionalidad necesaria para el soporte del GPRS a las

entidades que componen la infraestructura de la red GSM. En realidad, también la

inicialización de sistema integrado requiere la introducción de nuevas entidades,

garantizando de todos modos, desde el punto de vista económico, un impacto

menos vistoso sobre los costos necesarios para la implementación del servicio.

Las entidades que tienen que ser añadidas, desde el punto de vista de

la integración del servicio GPRS en la red GSM, son:

http://www.monografias.com/trabajos13/discurso/discurso.shtml

http://www.monografias.com/trabajos4/costos/costos.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/funpro/funpro.shtml


Figura 33 Modelo de red GPRS

Los nodos GSN pueden verse como entidades en las que está localizada gran

parte de las funciones necesarias para soportar el GPRS. En el GPRS PLMN

(Public Land Mobile Network), generalmente hay más nodos GSN y la

infraestructura que los conecta, denominada backbone network (ruta de enlace),

permite el routing de los paquetes transmitidos por los usuarios de la red o

dirigidos a éstos. En relación con la localización de la estación móvil genérica

GPRS, se usan los HSN (Home Support Node) y el VSN (Visited Support Node).

El HSN es el nodo de la backbone network al que llegan los paquetes dirigidos al

móvil en base al valor de su dirección de la red; además, cuando el móvil es

localizado en el área gestionada por otro nodo de la ruta de enlace, el HSN vuelve

a mandar hacia ese nodo los paquetes destinados al móvil.

EL VSN es el nodo de la backbone network en cuya área se encuentra

normalmente el móvil.

La backbone network puede ser una red pública de datos de paquetes, lo que

permite limitar los costos de realización, o bien una red de datos de paquetes

http://www.monografias.com/trabajos7/mafu/mafu.shtml

http://www.monografias.com/Computacion/Redes/


dedicada optimizada para el soporte del servicio. La primera solución determina,

con respecto a la segunda, mayores retrasos de transmisión cuando los paquetes

se intercambian entre usuarios de la GPRS PLMN y usuarios de otra red, mientras

que la segunda presenta unos costos de realización más elevados. A la backbone

network también están conectadas las entidades de inter-trabajo, que garantizan

la interconexión de la GPRS PLMN a otras redes de datos como, por ejemplo, la

red Internet, las redes PSPDN (Public Switched Packet Data Network), las redes

privadas de paquetes y otras.

Las principales funciones desempeñadas por estas entidades son: la conversión

de los protocolos y el mapeo de las direcciones de red de las entidades envueltas

en la comunicación de datos. Otra nueva entidad necesaria para el soporte del

servicio es el GPRS register, que no tiene que verse necesariamente como una

nueva entidad física, en cuanto que se puede pensar en ampliar el conjunto de las

funciones de los VLR/HLR de la red GSM.

Las funciones llevadas a cabo por un GPRS register son esencialmente las de

memorizar informaciones relativas al servicio GPRS; en particular cada GPRS

register contiene:

Información necesaria para el routing de los paquetes dirigidos a un móvil

GPRS; por ejemplo, la dirección de red del móvil para un determinado

protocolo de red y el tipo de protocolo de red a cuya dirección se refiere.

Información relativa al perfil de suscripción del abonado; por ejemplo,

informaciones características de la calidad del servicio solicitada por el usuario

(QoS = Quality of Service).

La llave de acceso a estas informaciones relativas al abonado genérico GPRS es

el IMSI (International Mobile Subscriber Identity). La introducción de nuevas

entidades a la red GSM lleva a la definición de nuevos interfaces; entre éstas, la

Gr soporta sólo señalación, mientras que todas las demás soportan tanto

señalación como datos.

http://www.monografias.com/trabajos12/fundteo/fundteo.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/conge/conge.shtml


7.3 Pila de protocolos GPRS

El protocolo GPRS es un protocolo de nivel tres, transparente para todas las

entidades de red comprendidas entre el terminal móvil MT y el nodo GSN al que el

móvil está, lógicamente, conectado; las entidades entre las que se establece una

conexión a este nivel están, de hecho, localizadas en el terminal móvil MT y en el

nodo GSN. Este protocolo soporta tanto el intercambio de informaciones de control

como de paquetes PDP-PDU (Packet Data Protocol - Protocol Data Unit) entre el

móvil y el nodo al que éste está conectado (los PDP-PDU son, de hecho,

encapsulados en las tramas GPRS).

El formato de una trama GPRS prevé los siguientes campos:

identificador del protocolo GPRS

identificador del protocolo de los PDU (identificador de PDP)

mensaje GPRS

El identificador del protocolo GPRS es una información numérica cuyo objetivo es

el de distinguir los burst que contienen paquetes GPRS, de los burst que

contienen informaciones GSM.

El identificador del protocolo de los PDU encapsulados en las tramas GPRS es

necesario para direccionar éstos en cuanto son desencapsulados, hacia el

correcto SAP (Service Access Point); también esta información es de tipo

numérico. Se tendrá, por tanto, un valor que define los paquetes X25, uno que

define los paquetes IP (Internet Protocol), uno que define los paquetes CLNP

(Connectionless Network Protocol) y así sucesivamente. Además, dicha

información permite la interpretación del GPRS contenido en la trama GPRS; de

hecho, como ya se anticipaba, las tramas GPRS son utilizadas tanto para el

transporte de mensaje de control como para el transporte de paquetes de datos,

por lo tanto, se hace necesario el uso de un indicador que permita distinguir a cuál

http://www.monografias.com/trabajos16/objetivos-educacion/objetivos-educacion.shtml

http://www.monografias.com/trabajos5/sistab/sistab2.shtml

http://www.monografias.com/trabajos5/basede/basede.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtml

http://www.monografias.com/trabajos/protocolotcpip/protocolotcpip.shtml

http://www.monografias.com/trabajos37/interpretacion/interpretacion.shtml


de las dos categorías posibles pertenece el mensaje GPRS. Los mensajes GPRS

de control son definidos por un valor preestablecido del identificador de PDP.

Algunos de los posibles mensajes de control se enumeran a continuación:

petición de log-on (LOG-ON REQUEST)

respuesta a una petición de log-on (LOG-ON RESPONSE)

activación del modo de transmisión cifrado (SET GPRS CIPHERING

MODE)

petición de actualización de las informaciones de routing (ROUTING

UPDATE REQUEST)

respuesta a una petición de actualización de las informaciones de routing

(ROUTING UPDATE RESPONSE)

petición de actualización del indicador de routing área (área de

encaminamiento) (GPRS RA UPDATE REQUEST)

respuesta a una petición de actualización del indicador de routing área

(GPRS RA UPDATE RESPONSE)

Figura 34 Arquitectura del Protocolo


El nodo GSN, antes de encaminar en la backbone network los PDU de nivel tres

desencapsulador de las tramas GPRS recibidos a través del interfaz Gb, los

encapsula (como SDU - Service Data Unit) en PDU del protocolo de red utilizado

en la backbone network para el transporte de paquetes del usuario.

7.4 Interfaz Radio

7.4.1 Canales lógicos y físicos de GPRS

Canales lógicos

El estándar define canales lógicos de que traza un mapa el MAC a canales físicos.

Estos canales lógicos incluyen tanto canales de tráfico para datos como discurso y

controlan canales para control, sincronización, e información señalada. Varios

canales lógicos pueden ser multiplexed en el canal físico downlink. Del mismo

modo, varios canales lógicos pueden sermultiplexed en el canal físico uplink. Ya

que GPRS es construido sobre la base del GSM, algunos canales lógicos son

heredados del GSM. Además, GPRS introdujo algunos nuevos canales lógicos

para apoyar servicios de conmutación de paquete. El nombramiento de tales

canales lógicos comienza con la palabra "el paquete", como el Paquete Canal de

Control Común (PCCCH) y Canal de Control de Emisión de Paquete (PBCCH).


Figura 35 Datos de Paquete Canales Lógicos

Tabla 2 resumen de los canales lógicos de GPRS.

Canal de Control

Los canales de control llevan el control, la sincronización, y la información

señalada. Hay tres clases de canales de control: común, dedicado, y emisión.

Los canales de control comunes incluyen también el Paquete Canales de Control

Comunes (PCCCHs) aquella transmisión de paquete de apoyo. Ellos incluyen el

paquete que página canales, canales de acceso aleatorio, canales de subvención

de paquete, y canales de notificación de paquete. El PCCCH es opcional para la


red. Por si PCCCH no sea asignado, la información de control será transmitida en

los canales de control de GSM.

Los canales de control dedicados apoyan operaciones en DBPSCH. Ellos incluyen

el Canal de Control Lento Asociado (SACCH) para medidas de radio y datos. El

SACCH también es usado para la transferencia de SMS durante llamadas. Ellos

también incluyen el Canal de Control Rápido Asociado (FACCH) para

un TCH en DBPSCH y Canal de Control Dedicado Independiente (SDCCH). Los

canales de control que apoyan SBPSCH incluyen control uplink y

actividades downlink usando el Paquete Canal de Control Asociado (PACCH), y

Paquete que Calcula Canales de Control de Avance (PTCCHs) para calcular la

valoración.

Los canales de emisión incluyen 1) canales de corrección de frecuencia que son

usados para corregir la frecuencia de la estación móvil (SRA.), 2) los canales de

sincronización que sincronizan la frecuencia de SRA. con aquella de la estación

baja, 3) transmiten canales de control que transmiten la información general en la

estación baja, y 4) canales de emisión de paquete que transmiten parámetros que

la SRA. necesita a fin de tener acceso a la red para la transmisión de paquete.

Canal de Trafico

Los canales de tráfico (TCHs) llevan discurso codificado o datos de usuario. Estos

canales son multiplexed en una manera predeterminada o en dinámicamente

por el MAC. El TCH puede ser precio lleno (TCH/F) o mitad precio (TCH/H). Los

canales de tráfico también son distinguidos por la técnica de modulación usada

como GMSK y 8-PSK. El Canal de Tráfico de Datos de Paquete (PDTCH) es para

la transferencia de datos tanto en canales físicos SBPSCH (Canal de Suscripción

Físico Básico Compartido como en DBPSCH (Canal de Suscripción Físico Básico

Dedicado). El PDTCH es un canal temporal proporcionado a una estación móvil

sola o a un grupo en caso de la transmisión de multimolde. Sin embargo, una

estación móvil puede usar varios PDTCHs en la paralela. El PDTCH permite que

vario MANUSCRITO sea multiplexed en mismo SBPSCH. El PDTCH también


permite que varias clases de tráfico sean multiplexed en el mismo canal

compartido o dedicado. En una transmisión de multimolde una estación móvil

puede usar varios PDTCHs para la transferencia de paquete individual. El

PDTCH está en la direcciónuplink (PDTCH/U) o

dirección downlink (PDTCH/D). Un PDTCH puede ser precio lleno (PDTCH/F) o

mitad precio (PDTCH/H) según si es transmitido en un Canal de Datos de Paquete

/ Lleno (PDCH/F) o Canal/Mitad de Datos de Paquete (PDCH/H), respectivamente.

7.4.2 Codificación de canal

Existen 4 tipos de codificación en GPRS cada una con sus características, tanto

de carga útil que se codifica como el número de bits codificados. Todos los tipos

siguen prácticamente los mismos pasos:

Figura 36 Canal de datos

Las dos etapas iniciales añaden información a la carga útil:

BCS: secuencia de chequeo de bloque.

USF: Uplink state flag, ya comentada en el punto anterior.

Una vez obtenida la codificación se puede hacer el diezmado que son bits que se

quitan de forma no arbitraria.

Las 4 formas de codificación de GPRS son:

El CS-1 coincide con el SDCCH de GSM.

El 2 y 3 son versiones perforadas del 1º.


El 4 no utiliza código convolucional.

Tabla 3 Codificación GPRS

7.4.3 Gestión de recursos radio

En una red GSM/GPRS los dos tipos de servicios, voz y datos, compiten por los

mismos recursos de la red inalámbrica, ambos servicios tienen diferentes

necesidades de calidad de servicio, y por lo tanto, el esquema utilizado al

compartir los recursos de radio juega un importante papel en el dimensionamiento

de la red.

Asignación de recursos en GPRS

La mejor decisión que podría tomar un operador GSM que desee ofrecer servicios

GPRS en una red GSM es compartir el espectro existente entre ambos servicios

dado que en condiciones de tráfico pico, la utilización media del canal en GSM es

bastante modesta. Por esta razón, se asume siempre que se utilizarán de forma

compartida los recursos de radio existentes para ambos servicios. La distribución

de canales entre los servicios de conmutación de circuitos (GSM) y de

conmutación de paquetes (GPRS) puede ser llevada a cabo dinámicamente con

base en la demanda de capacidad, carga actual de tráfico y prioridad del servicio.

Acceso múltiple y ganancia de multiplexación estadística


GSM asigna de forma permanente un canal a un usuario durante la duración de la

llamada mientras que GPRS asigna los canales cuando los paquetes son

enviados o recibidos y se liberan después de la transmisión. Con este principio,

múltiples usuarios pueden compartir un mismo canal físico (multiplexación

estadística) que provoca un mejor aprovechamiento de los recursos de radio y un

incremento en la capacidad del sistema. El estándar GSM 05.02 del ETSI define

dos modos diferentes de acceso al medio que deberían ser soportados por todas

las estaciones móviles: la asignación fija y la asignación dinámica. En la

asignación fija, los recursos asignados a un móvil son suficientes para transmitir

los datos que ya tiene listos para la transmisión y éstos son fijos durante un tiempo

denominado período de asignación, desde esta perspectiva, un móvil GPRS

diferente, puede ser multiplexado en el tiempo en el mismo canal de paquete de

datos dependiendo de la duración del período de asignación. En la asignación

dinámica se utiliza una bandera denominada USF:Uplink State Flag en dirección

de bajada para reservar los canales de paquetes de datos de subida a diferentes

móviles. El mensaje de «asignación de paquete de subida» incluye la lista de los

canales de paquetes de datos asignados al móvil y los correspondientes valores

de USF para cada canal. El móvil monitorea los flags en los canales de paquetes

de datos asignados y transmite bloques de radio en los que mantiene actualizados

los valores reservados de los USF para el uso del móvil. Este esquema

proporciona una utilización más flexible de los recursos de radio en general.

Uso asimétrico de los recursos radio de subida y de bajada

En el caso de transmisiones de conmutación de circuitos, los canales son

reservados simétricamente a pares. Sin embargo, en transmisiones de

conmutación de paquetes, los canales de subida y de bajada se utilizan como

recursos independientes. Esto quiere decir que en cierta ranura TDMA, un canal

de subida PDCH puede contener datos de un móvil, mientras que los datos a otro

móvil pueden ser transmitidos en el PDCH de bajada. La justificación para este

comportamiento es la naturaleza asimétrica del tráfico de datos.


7.5 Calidad de Servicio en redes GPRS

Cuando se habla de calidad de servicio, QoS, sólo se hace referencia a un

conjunto de parámetros de prestaciones que pueden ser observados directamente

y medidos desde el punto de acceso al servicio utilizado por el usuario. Los

criterios que se usan para valorar la calidad de una prestación de servicio son

principalmente:

velocidad

cuidado

fiabilidad

La velocidad con que es servida una petición de servicio puede ser valorado en

términos de bit rate con que las informaciones son transportadas o bien en

términos de intervalo de tiempo para terminar la petición de servicio.

El cuidado se refiere, sin embargo, al grado de corrección con el que se atiende

una petición de servicio.

La fiabilidad del servicio sintetiza la disponibilidad del servicio sin tener en cuenta

la velocidad ni el cuidado con que se atienden las peticiones de servicio.

En relación a cada uno de estos tres criterios de valoración es posible distinguir

diferentes clases de servicio:

servicios de altas prestaciones (en relación al criterio de valoración

utilizado) en los que la variación del parámetro prestacional medido es

irrelevante (guaranteed service)

servicios caracterizados por buenas prestaciones (en relación al criterio de

valoración utilizado) y por un valor preciso de la variación del parámetro

prestacional (predictive service)

http://www.monografias.com/trabajos15/cumplimiento-defectuoso/cumplimiento-defectuoso.shtml#INCUMPL

http://www.monografias.com/trabajos13/cinemat/cinemat2.shtml#TEORICO


servicios caracterizados por discretas prestaciones (en relación al criterio

de valoración utilizado) y por un valor no precisado de la variación del

parámetro prestacional (best effort service)

Los parámetros significativos de la valoración prestacional, en términos de

velocidad, son los siguientes:

velocidad neta del flujo binario (throughput)

tiempo de transferencia de las informaciones

La caracterización del throughput en un canal puede hacerse en base al ritmo

binario medio y al ritmo binario más alto ofrecido a todos los usuarios que acceden

a él.

El tiempo necesario para la transferencia de las informaciones del usuario es la

suma del tiempo necesario para acceder al canal radio, del tiempo necesario para

la propagación en el canal radio (irrelevante) y del tiempo necesario para la

transferencia a través de la red. Los parámetros característicos en la valoración

prestacional en términos de cuidado son los siguientes:

probabilidad de pérdida de un paquete

probabilidad de recepción de paquetes equivocados

probabilidad de duplicación de un paquete

probabilidad de secuencia equivocada en la recepción de los paquetes

Los parámetros característicos en la valoración prestacional en términos de

fiabilidad son los siguientes:

probabilidad de fallo en la negociación de la QOS entre el usuario y la red

probabilidad de que la QOS establecida en fase de negociación no sea

garantizada durante la terminación de la petición de servicio.

disponibilidad del servicio

tiempo medio entre dos back out sucesivos del servicio

http://www.monografias.com/trabajos10/bane/bane.shtml


duración media de un back out del servicio

Por lo que respecta a los servicios orientados a la conexión de parámetros

prestaciones son constituidos por el tiempo medio necesario para establecer una

conexión y por el tiempo medio necesario para la finalización de la misma.

7.6 Gestión de la movilidad

La movilidad en GPRS es gestionada de la misma manera que en GSM salvo con

ciertos cambios. Varias celdas conforman un área de nominada routing área, la

cual es un subconjunto de un área de localización (location area) que es la unidad

básica de localización en GSM. Cada routing area es servida por un nodo SGSN.

Un móvil conectado y operando en la red GPRS puede estar en dos estados:

STAND BY y READY. En el primer caso, la localización del móvil se conoce a

nivel de routing area, en el segundo caso a nivel de celda.

Existen tres estados posibles. El estado IDLE es usado para usuarios pasivos (no

conectados a la red GPRS). El estado STAND BY es usado cuando el usuario

acaba de salir de una fase activa. Un móvil está en una fase activa (estado

READY) cuando está transmitiendo o acaba de transmitir. Las transiciones de un

estado a otro tienen lugar cuando se completa una actividad, o cuando un

determinado contador expira.

Estado IDLE:

El usuario no está conectado a la red GPRS. El MS sólo puede recibir datos point-

to-multipoint (PTM). El usuario no posee un contexto válido. Para cambiar de

estado, el móvil tiene que realizar el proceso GPRS attach.

Estado STAND BY:

El usuario está conectado a la red GPRS y su localización es conocida a nivel de

routing area. El MS puede recibir datos PTM y pagging para datos PTP (Point To

Point). La red posee un contexto de movilidad para el usuario. Si el MS envía


datos, pasa al estado READY. El MS, o la red, puede iniciar el proceso detach

para pasar al estado IDLE. El MS tiene la posibilidad de usar la recepción

discontinua (DRX) para ahorrar batería.

Estado READY:

El usuario está conectado a la red GPRS y su localización es conocida a nivel de

celda. El MS puede recibir datos PTM y PTP. El SGSN puede enviar datos al MS

sin la necesidad de hacer pagging y el MS puede enviar datos al SGSN en

cualquier instante. La red mantiene el contexto para ese usuario. Si el timer expira,

el MS pasa al estado STAND BY. Si el MS lleva a cabo el proceso detach, éste

pasa al estado IDLE y el contexto asociado es eliminado. Un MS en estado

READY no tiene la necesidad de tener reservados recursos radio.

Figura 37 Muestra gráficamente los estados de Gestión de la Movilidad en GPRS.

Procesos GPRS attach y detach

Attach y detach son procesos que gestionan la movilidad GPRS, estableciendo y

terminando, respectivamente una conexión con la red GPRS.


En el proces attach, el MS pasa al estado READY y se crea un contexto de

movilidad, el MS es autentificado, se generan claves de cifrado y se le asigna al

MS un identificador lógico de enlace temporal. El SGSN obtiene la información del

HLR. Para transmitir datos, el MS tiene que activar primero un contexto PDP.

Figura 38 Proceso attach

7.7 Gestión de la sesión

Se incluye en esta pila de protocolos aquellos encargados del control y

mantenimiento de las funciones del plano de transmisión, conexión desconexión,

activación de contexto, control de caminos de routing y localización de los

recursos de la red.

GMM/SM: GPRS MOBILITY MANAGEMENT/SESSION MANAGEMENT. Es el

protocolo que se encarga de la movilidad y la gestión de la sesión en momentos

de la ejecución de funciones de seguridad, actualizaciones de rutas, etc.

La señalización entre SGSN y los registros HLR, VLR, y EIR utilizan los mismos

protocolos que GSM con ciertas funciones ampliadas para el funcionamiento con

el GPRS


FIGURA 39 PLANO SESION

7.8 Sistema EDGE

La tecnología EDGE (Datos Mejorados para Evolución Global) nace con el objetivo

de mejorar la capacidad de transmisión de datos para telefonía móvil de las redes

GSM y TDMA. Con estas mejoras, el mercado abre las puertas a la llamada

'telefonía de tercera generación'.

Las mejoras se basan en dos puntos principales. Por un lado, el uso de técnicas

de modulación de frecuencias diferentes a las que se aplicaban hasta el momento.

En concreto la anterior GSMK (Gaussian Minimum Phase Keying), queda

sustituida por la nueva 8PSK (8 Phase Shift Keying), la cual produce una palabra

de 3 bit por cada cambio en la fase de la portadora. Con ello se triplica la

capacidad de datos disponibles con respecto a la anterior modulación,

alcanzándose los 384 Kbit/s.

El segundo punto de mejora consiste en la utilización de nuevos protocolos de

comunicación por radio.


La implementación de estas mejoras permite en global un uso más eficiente de los

espectros de 800, 900 y 1800 MHz, abriendo el mercado a la telefonía 3G.

Un nombre alternativo para la tecnología EDGE es EGPRS (Enhanced General

Packet Radio Service).

8. UMTS

8.1 Introducción

Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles (Universal Mobile

Telecommunications System - UMTS) es una de las tecnologías usadas por los

móviles de tercera generación (3G, también llamado W-CDMA), sucesora

de GSM, debido a que la tecnología GSM propiamente dicha no podía seguir un

camino evolutivo para llegar a brindar servicios considerados de Tercera

Generación.

Aunque inicialmente esté pensada para su uso en teléfonos móviles, la red UMTS

no está limitada a estos dispositivos, pudiendo ser utilizada por otros.

Sus tres grandes características son las capacidades multimedia, una velocidad

de acceso a Internet elevada, la cual también le permite transmitir audio y video en

tiempo real; y una transmisión de voz con calidad equiparable a la de las redes

fijas. Además, dispone de una variedad de servicios muy extensa.

8.2 Necesidad y objetivos de la 3G

Tras la implantación del sistema UMTS, el concepto de teléfono móvil ha

cambiado radicalmente, pasando de ser un simple instrumento de comunicación

para convertirse en un terminal multimedia con múltiples capacidades para la

comunicación y el ocio, gracias a la gran cantidad de servicios ofertados y que

crecen día a día. Como la capacidad de conectarse a Internet, transferencia y

reproducción de audio y video, videoconferencias y demás.



http://es.wikipedia.org/wiki/Internet


http://es.wikipedia.org/wiki/Videoconferencia


Además, para zonas a las que la telefonía fija no llega o lo hace de una manera

deficiente, como zonas de extrarradio de las ciudades, pueblos alejados de

grandes núcleos o países en vías de desarrollo; la tecnología UMTS habilita la

posibilidad de llevar servicios de telecomunicaciones avanzados a todas las

personas que se encuentran en esas zonas de poca cobertura a nivel de

telecomunicaciones. Por poner un ejemplo, la tecnología UMTS permite

administrar un negocio desde un lugar carente de telefonía fija ya que el

propietario puede mantenerse en contacto con los clientes y proveedores

mediante la red UMTS.

Objetivos de 3G

Los servicios asociados con la tercera generación proporcionan la posibilidad de

transferir tanto voz y datos (una llamada telefónica o una videollamada) y datos

no-voz (como la descarga de programas, intercambio de email, y mensajería

instantánea). Aunque esta tecnología estaba orientada a la telefonía móvil, desde

hace unos años las operadoras de telefonía móvil ofrecen servicios exclusivos de

conexión a Internet mediante módem usb, sin necesidad de adquirir un teléfono

móvil, por lo que cualquier computadora puede disponer de acceso a Internet.

Existen otros dispositivos como algunos ultrapórtátiles (netbooks) que incorporan

el módem integrado en el propio equipo, pero requieren de una tarjeta SIM (la que

llevan los teléfonos móviles) para su uso, por lo que en este caso sí es necesario

estar dado de alta con un número de teléfono.

Los sistemas de 3G ofrecen:

• Transmisión simétrica/ asimétrica de alta fiabilidad.

• Uso de ancho de banda dinámico, en función de la aplicación.

• Velocidades binarias mucho más altas: 144 kbit/s en alta movilidad, 384 kbit/s en

espacios abiertos y 2 Mbit/s en baja movilidad.

http://es.wikipedia.org/wiki/Programa_(computaci%C3%B3n)

http://es.wikipedia.org/wiki/Email

http://es.wikipedia.org/wiki/Mensajer%C3%ADa_instant%C3%A1nea

http://es.wikipedia.org/wiki/Mensajer%C3%ADa_instant%C3%A1nea


• Soporte tanto de conmutación de paquetes (IP) como de circuitos.

• Soporte IP para acceso a Internet (navegación WWW), videojuegos, comercio

electrónico, y vídeo y audio en tiempo real.

• Diferentes servicios simultáneos en una sola conexión.

• Calidad de voz como en la red fija.

• Soporte radioeléctrico flexible, con utilización más eficaz del espectro, con

bandas de frecuencias comunes en todo el mundo.

• Personalización de los servicios, según perfil de usuario.

• Incorporación gradual en coexistencia con los sistemas actuales de 2G.

• Itinerancia (roaming), incluido el internacional, entre diferentes operadores y tipos

de redes.

• Ambientes de funcionamiento marítimo, terrestre y aeronáutico.

• Capacidad de terminales telecargables, multibanda y multientorno.

• Economías de escala y un estándar global y abierto que cubra las necesidades

del mercado de masa.

• Provisión de un ―ambiente local virtual‖ VHE: el usuario podrá recibir el mismo

servicio independiente de su ubicación geográfica.

8.3 Servicios y QoS en UMTS

Características y Servicios

UMTS permite introducir muchos más usuarios a la red global del sistema, y

además permite incrementar la velocidad a 2 Mbps por usuario móvil.

http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_de_transmisi%C3%B3n_de_datos


Figura 40 Comparación GPRS y UMTS

Está siendo desarrollado por 3GPP (3rd Generation Partnership Project), un

proyecto común en el que colaboran: ETSI (Europa), ARIB/TIC (Japón), ANSI T-1

(USA), TTA (Korea), CWTS (China). Para alcanzar la aceptación global, 3GPP va

introduciendo UMTS por fases y versiones anuales. La primera fue en 1999,

describía transiciones desde redes GSM. En el 2000, se describió transiciones

http://es.wikipedia.org/wiki/3GPP

http://es.wikipedia.org/wiki/European_Telecommunications_Standards_Institute

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=ARIB/TIC&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=ANSI_T-1&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=ANSI_T-1&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=ITA&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=CWTS&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Global_para_las_Comunicaciones_M%C3%B3viles


desde IS-95 y TDMA. ITU es la encargada de establecer el estándar para que

todas las redes 3G sean compatibles.

UMTS ofrece los siguientes servicios:

Facilidad de uso y bajos costes: UMTS proporcionará servicios de uso fácil

y adaptable para abordar las necesidades y preferencias de los usuarios,

amplia gama de terminales para realizar un fácil acceso a los distintos servicios

y bajo coste de los servicios para asegurar un mercado masivo. Como

el roaming internacional o la capacidad de ofrecer diferentes formas de

tarificación.

Nuevos y mejorados servicios: Los servicios de voz mantendrán una

posición dominante durante varios años. Los usuarios exigirán a UMTS

servicios de voz de alta calidad junto con servicios de datos e información. Las

proyecciones muestran una base de abonados de servicios multimedia en

fuerte crecimiento hacia el año 2010, lo que posibilita también servicios

multimedia de alta calidad en áreas carentes de estas posibilidades en la red

fija, como zonas de difícil acceso. Un ejemplo de esto es la posibilidad de

conectarse a Internet desde el terminal móvil o desde el ordenador conectado

a un terminal móvil con UMTS.

Acceso rápido: La principal ventaja de UMTS sobre la segunda generación

móvil (2G), es la capacidad de soportar altas velocidades de transmisión de

datos de hasta 144 kbit/s sobre vehículos a gran velocidad, 384 kbit/s en

espacios abiertos de extrarradios y 7.2 Mbit/s con baja movilidad (interior de

edificios). Esta capacidad sumada al soporte inherente del protocolo de

Internet (IP), se combinan poderosamente para prestar servicios multimedia

interactivos y nuevas aplicaciones de banda ancha, tales como servicios de

video telefonía y video conferencia y transmisión de audio y video en tiempo

real.

http://es.wikipedia.org/wiki/IS-95

http://es.wikipedia.org/wiki/Acceso_m%C3%BAltiple_por_divisi%C3%B3n_de_tiempo

http://es.wikipedia.org/wiki/International_Telecommunication_Union

http://es.wikipedia.org/wiki/Telefon%C3%ADa_m%C3%B3vil_3G

http://es.wikipedia.org/wiki/Roaming






http://es.wikipedia.org/wiki/Protocolo_de_Internet

http://es.wikipedia.org/wiki/Protocolo_de_Internet

http://es.wikipedia.org/wiki/Banda_ancha


8.4 Arquitectura del sistema UMTS

La estructura de redes UMTS está compuesta por dos grandes subredes: la red de

telecomunicaciones y la red de gestión. La primera es la encargada de sustentar la

transmisión de información entre los extremos de una conexión. La segunda tiene

como misiones la provisión de medios para la facturación y tarificación de los

abonados, el registro y definición de los perfiles de servicio, la gestión y seguridad

en el manejo de sus datos, así como la operación de los elementos de la red, con

el fin de asegurar el correcto funcionamiento de ésta, la detección y resolución de

averías o anomalías, o también la recuperación del funcionamiento tras periodos

de apagado o desconexión de algunos de sus elementos. Dentro de este apartado

vamos a analizar sólo la primera de las dos subredes, esto es, la de

telecomunicaciones.

UMTS usa una comunicación terrestre basada en una interfaz de radio W-CDMA,

conocida como UMTS Terrestrial Radio Access (UTRA). Soporta división

de tiempo duplex (TDD) y división de frecuencia duplex (FDD). Ambos modelos

ofrecen ratios de información de hasta 2 Mbps.

Una red UMTS se compone de los siguientes elementos:

Núcleo de red (Core Network). El núcleo de red incorpora funciones de

transporte y de inteligencia. Las primeras soportan el transporte de la

información de tráfico y señalización, incluida la conmutación. El

encaminamiento reside en las funciones de inteligencia, que comprenden

prestaciones como la lógica y el control de ciertos servicios ofrecidos a través

de una serie de interfaces bien definidas; también incluyen la gestión de la

movilidad. A través del núcleo de red, el UMTS se conecta con otras redes de

telecomunicaciones, de forma que resulte posible la comunicación no sólo

entre usuarios móviles UMTS, sino también con los que se encuentran

conectados a otras redes.

http://es.wikipedia.org/wiki/Red_de_computadoras

http://es.wikipedia.org/wiki/W-CDMA

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=UTRA&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Tdd

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Fdd&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=N%C3%BAcleo_de_red&action=edit&redlink=1


Red de acceso radio (UTRAN). Desarrollada para obtener altas velocidades

de transmisión. La red de acceso radio proporciona la conexión entre los

terminales móviles y el Core Network. En UMTS recibe el nombre de UTRAN

(Acceso Universal Radioeléctrico Terrestre) y se compone de una serie de

subsistemas de redes de radio (RNS) que son el modo de comunicación de la

red UMTS. Un RNS es responsable de los recursos y de la transmisión /

recepción en un conjunto de celdas y está compuesto de un RNC y uno o

varios nodos B. Los nodos B son los elementos de la red que se corresponden

con las estaciones base. El Controlador de la red de radio (RNC) es

responsable de todo el control de los recursos lógicos de una BTS (Estación

Base Transmisora).

UE (User Equipment). Se compone del terminal móvil y su módulo de

identidad de servicios de usuario/suscriptor (USIM) equivalente a la tarjeta

SIM del teléfono móvil.

Parte también de esta estructura serían las redes de transmisión empleadas para

enlazar los diferentes elementos que la integran. Como los protocolos UU y IU.

Un ejemplo de una conexión a la red UMTS desde un terminal sería el que se

explica con el siguiente diagrama:

Partimos de nuestro dispositivo 3G ya sea un teléfono móvil o una tarjeta para

ordenadores compatible con esta red, nuestros datos llegan al NodoB que es el

encargado de recoger las señales emitidas por los terminales y pasan al RNC para

ser procesadas, estos dos componentes es lo que llamamos UTRAN, desde el

UTRAN pasa al núcleo de la red que está dividido en conmutadores que

distribuyen los datos por los diferentes sistemas, según vayan a uno u otro

seguirán un camino pasando por el MSC (Mobile services Switching Center), o por

el SGSN (Serving GPRS Support Node) y posteriormente por el GGSN (Gateway

GPRS Support Node).

http://es.wikipedia.org/wiki/UMTS_Terrestrial_Radio_Access_Network






http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=RNS&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=RNS&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=RNC&action=edit&redlink=1


http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Estaci%C3%B3n_Base_Transmisora&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Estaci%C3%B3n_Base_Transmisora&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=User_Equipment&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/USIM

http://es.wikipedia.org/wiki/Tarjeta_SIM

http://es.wikipedia.org/wiki/Tarjeta_SIM

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Protocolo_UU&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Protocolo_IU&action=edit&redlink=1




http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Mobile_services_Switching_Center&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Serving_GPRS_Support_Node&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Serving_GPRS_Support_Node&action=edit&redlink=1


8.5 Estructura general del protocolo de la interfaz radio

Iu: Radio Acces Network Application Part (RANAP)

Este protocolo provee de una señalización específica y de control de UTRAN

sobre Iu, un subconjunto de funciones de RANAP son las siguientes:

RAB (Overall radio acces bearer) incluye su instalación y el mantenimiento.

Manejo de las conexiones de Iu.

Transport of nonaccess stratum(NAS): información entre el UE y el CN, por

ejemplo, NAS contiene el control de la movilidad su señalización y el control

del broadcast de la información.

Realiza el cambio de información de UE entre RNC y CN

Pasa los reconocimientos desde CN hasta UE

Maneja la situación de error y sobrecarga.

Iur: Radio Network Sublayer Application Part (RNSAP)

La señalización sobre UTRAN y su control sobre esta interface contiene:

Manejo de los enlaces de radio tanto físicos como los recursos de los

canales de transporte.

Paging

Resituación SRNC

Medición de los recursos ocupados.

Figura 41. Iur (RNSAP)


Iub: Nodo B Pare de Aplicación (NBAP)

Incluye las siguientes características:

Manejo de los canales, recursos comunes y de los radio enlaces.

Configuración como celdas

Medición, manejo y control

Sincronización (TDD)

Trata situaciones de error

Uu: Radio Resource Control (RRC)

Esta capa maneja el control de las señales sobre Uu entre UE y UTRAN, alguna

de las funciones ofrecidas son

Broadcast de la información

Manejo de las conexiones entre el UE y UTRAN que incluye su

establecimiento mantenimiento y relaciones.

Manejo de las radio ―bearears‖ las cuales incluyen su

establecimiento, mantenimiento, relaciones y la correspondiente

conectividad.

Control del ciphering

Control de potencia (Outer loop)

Protección de la integridad del mensaje

Timing advance en el modo TDD

Medición de UE para evaluaciones

Paging y Notificaciones

Hay dos modos de operación definidos por UE el modo IDLE y el dedicado.

En el modo IDLE, la entidad de UE‘s RCC es el Nodo B, mientras que en el modo

dedicado es el SRNC. Protocolos de capas superiores conforman las tareas de


control y señalización en la parte alta de RCC. EL (MM) mobility management y el

control de las llamadas (CC) están definidos en las especificaciones de GSM.

8.6 Interfaz radio de WCDMA

WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access - Acceso Múltiple por División

de Código de Banda Ancha) , es la tecnología de interfaz de aire en la que se

basa la UMTS(Universal Mobile Telecommunication System), que, a su vez, es un

estándar europeo de Tercera Generación (3G) para los sistemas inalámbricos.

La tecnología WCDMA está altamente optimizada para comunicaciones de alta

calidad de voz y comunicaciones multimedia, como pueden ser las

videoconferencias. También es posible acceder a diferentes servicios en un solo

terminal, por ejemplo, podemos estar realizando una videoconferencia y al mismo

tiempo estar haciendo una descarga de archivos muy grande y entre otros.

Puede soportar completamente varias conexiones simultáneas como puede ser

una conexión a internet, una conversación telefónica, videoconferencia y entre

otros.

En esta plataforma se emplea estructuras de protocolos de red similares a la

usada en GSM (Global System for Mobile communications), por lo tanto está en la

capacidad de utilizar redes existentes

8.6.1 Espectro ensanchado y CDMA

Espectro ensanchado

Los sistemas de espectro ensanchado que surgieron como medio para poder

transmitir información de una forma segura; aunque la transmisión pueda ser

interceptada la información contenida es muy difícil de obtener. Esto se consigue

mediante el aumento del espectro utilizado.

http://www.tecnologiahechapalabra.com/tecnologia/glosario_tecnico/articulo.asp?i=789


Las ventajas del empleo de esta técnica de modulación es palpable en

determinados tipos de comunicaciones, El uso de técnicas de espectro

ensanchado nos lleva a un mejor aprovechamiento del espectro, gracias a la

posibilidad que ofrecen de acceso múltiple al medio por división del código sistema

que tiene las siglas CDMA. Además los sistemas de espectro ensanchado ofrecen

una mejor resistencia frente a interferencias de banda estrecha y permite reducir el

efecto multicamino. Los sistemas de espectro ensanchado que surgieron como

medio para poder transmitir información de una forma segura; aunque la

transmisión pueda ser interceptada la información contenida es muy difícil de

obtener. Esto se consigue mediante el aumento del espectro utilizado. Las

ventajas del empleo de esta técnica de modulación es palpable en determinados

tipos de comunicaciones, El uso de técnicas de espectro ensanchado nos lleva a

un mejor aprovechamiento del espectro, gracias a la posibilidad que ofrecen de

acceso múltiple al medio por división del código sistema que tiene las siglas

CDMA. Además los sistemas de espectro ensanchado ofrecen una mejor

resistencia frente a interferencias de banda estrecha y permite reducir el efecto

multicamino. Los sistemas de espectro ensanchado que surgieron como medio

para poder transmitir información de una forma segura; aunque la transmisión

pueda ser interceptada la información contenida es muy difícil de obtener. Esto se

consigue mediante el aumento del espectro utilizado. Las ventajas del empleo de

esta técnica de modulación es palpable en determinados tipos de comunicaciones,

El uso de técnicas de espectro ensanchado nos lleva a un mejor aprovechamiento

del espectro, gracias a la posibilidad que ofrecen de acceso múltiple al medio por

división del código sistema que tiene las siglas CDMA.


Espectro ensanchado con CDMA

Figura 42 Señales de datos y de espectro ensanchado

Figura 43 Diagrama de Bloques para CDMA con Espectro Ensanchado


Figura 44 Señal Multiplexada y Codificada

8.6.2 Interfaz radio WCDMA

Los parámetros básicos para la interfaz radio WCDMA son:

•Acceso múltiple DS-CDMA

•Dos modos: FDD y TDD

•Velocidad de chip: 3.84 Mchip/s

•Ancho de banda por portadora: 5 MHz

•Modulación QPSK

•Secuencias código:

Canalización: códigos ortogonales de factor de ensanchamiento variable

(OVSF)

Aleatorización: varios tipos de códigos pseudoaleatorios

Trama de 10 ms dividida en 15 intervalos

•Factor de ensanchamiento variable entre 4 y 256.

•Conmutación de circuitos y paquetes

•Velocidad binaria variable estática y dinámicamente

•Posibilidad de múltiples conexiones simultáneas

•Incorporación de nuevas tecnologías:


Turbo-códigos

Antenas adaptativas

Detección multiusuario

Características

- Diversidad de interferencia

- Necesidad de control de potencia muy preciso

- Compromiso capacidad-cobertura

-Traspaso con continuidad (soft handover)

-Aprovechamiento de la actividad discontinua de fuente

-Protección frente a multitrayecto (receptorRak e)

-Codificación de canal de muy baja tas

9. SISTEMA WIMAX (WORLDWIDE INTEROPERABILITY FOR MICROWAVE

ACCESS)

WiMAX, siglas de Worldwide Interoperability for Microwave Access

(Interoperabilidad mundial para acceso por microondas), es una norma de

transmisión de datos que utiliza las ondas de radio en las frecuencias de 2,5 a

3,5 Ghz.

Es una tecnología dentro de las conocidas como tecnologías de última milla,

también conocidas como bucle local que permite la recepción de datos

por microondas y retransmisión por ondas. El protocolo que caracteriza esta

tecnología es el IEEE 802.16. Una de sus ventajas es dar servicios de banda

ancha en zonas donde el despliegue de cable o fibra por la baja densidad de

población presenta unos costos por usuario muy elevados (zonas rurales).

9.1 Características Básicas

El estándar 802.16 puede alcanzar una velocidad de comunicación de más de 100

Mbit/s en un canal con un ancho de banda de 28 MHz (en la banda de 10 a 66

GHz), mientras que el 802.16a puede llegar a los 70 Mbit/s, operando en un rango

de frecuencias más bajo (<11 GHz). Es un claro competidor de LMDS.

http://es.wikipedia.org/wiki/Norma_(tecnolog%C3%ADa)

http://es.wikipedia.org/wiki/Gigahertz

http://es.wikipedia.org/wiki/Bucle_local

http://es.wikipedia.org/wiki/Microondas

http://es.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.16

http://www.monografias.com/trabajos12/fundteo/fundteo.shtml


WiMAX

802.16

Wi-Fi

802.11

Mobile-Fi

802.20

UMTS y

cdma2000

Velocidad 124 Mbit/s 11-54 Mbit/s 16 Mbit/s 2 Mbit/s

Cobertura 40-70 km 300 m 20 km 10 km

Licencia Si/No No Si Si

Ventajas Velocidad y

Alcance

Velocidad y

Precio

Velocidad y

Movilidad

Rango y

Movilidad

Desventajas Interferencias Bajo alcance Precio alto Lento y caro

Tabla 4 Características en las redes

Figura 45 Estructura WIMAX


9.2 Capa Física

El estándar 802.16 de la IEEE está siendo desarrollado para un amplio rango de

frecuencias, un primer rango es el de las bandas licenciadas entre 10 y 66 [GHz].

El otro incluye bandas de libre uso y bajo licencia, comprendiendo frecuencias

entre 2 y 11 [GHz].

Para el primer rango de frecuencias, 10 a 66 [GHz], la necesidad de LOS es

prácticamente necesaria. El primer tipo de modulación implementado fue el SC

(single carrier), con lo cual la interfaz fue llamada WirelessMAN-SC. Para

aumentar la flexibilidad del uso del espectro, este tipo de interfaz soporta

duplexación en el tiempo y en la frecuencia (TDD y FDD respectivamente), ambos

tipos de transmisión a su vez soportan modulación y esquemas de codificación

adaptivos para cada SS. En el caso de FDD se provee de la capacidad de

comunicación full y half duplex.

El método de acceso de esta interfaz está basado en una combinación de TDMA y

DAMA. Esto porque en el enlace UL se divide en un número de time slots, el cual

es controlado por la capa MAC en la BS, y pudiendo variar para mejorar el

desempeño. Por otro lado el enlace DL usa TDM, la BS multiplexa la información

de todos los SSs dentro de un flujo de datos, por lo tanto la información de todos

los SSs es recibido por todos los SSs dentro del sector cubierto por la BS.

El desarrollo de interfaces aéreas en el rango de 2 a 11 [GHz] nació de la

necesidad de operar en condiciones de NLOS. Esto porque se espera llegar al

usuario residencial, por lo tanto el techo de éstos, donde se ubicara la antena del

CPE, puede estar demasiado bajo como para que exista LOS. Las interfaces de

aire especificadas son WirelessMAN-SCa, WirelessMAN-OFDM, WirelessMAN-

OFDMA y WirelessHUMAN.

http://toip.uchile.cl/mediawiki/index.php?title=TDD&action=edit

http://toip.uchile.cl/mediawiki/index.php?title=FDD&action=edit


http://toip.uchile.cl/mediawiki/index.php?title=TDMA&action=edit

http://toip.uchile.cl/mediawiki/index.php?title=TDM&action=edit


La interfaz WirelessMAN-SCa corresponde a la versión que soporta NLOS de la

WirelessMAN-SC, el estándar 802.16-2004 define que debe soportar TDD o FDD;

uso de TDMA en ambos enlaces, UL y DL; uso de codificación FEC en los enlaces

UL y DL, entre otras especificaciones.

La interfaz WirelessMAN-OFDM está basado en OFDM, ver sección F.1 del

anexo, con 256 puntos. Usa acceso TDMA y su uso es obligatorio en bandas no

licenciadas. Se planea utilizar principalmente para el despliegue de accesos fijos,

donde los SSs están desplegados dentro de hogares y empresas. Esta interfaz

soporta subcanalización, 16 subcanales, en el enlace UL; también tiene la

capacidad de realizar transmisiones TDD y FDD; soporta distintos niveles de

modulación, desde BPSK hasta 64QAM; por último, en forma opcional, soporta

diversidad de transmisión en el enlace DL a través del uso de STC (Space Time

Coding) y AAS con SDMA.

En el caso de WirelessMAN-OFDMA se utiliza, como lo dice su

nombre, OFDMA con 2048 puntos como técnica de acceso. En esta interfaz se

asignan grupos de subportadoras a cada SS. Por requerimientos de propagación

este tipo de interfaz soporta AAS. Esta interfaz además de las características de la

interfaz anterior tiene la capacidad de utilizar sistemas MIMO (Multiple Input

Multiple Output). En [1] se específica que para las bandas licenciadas los anchos

de banda no podrán ser menor a 1 [MHz].

Por último está la interfaz WirelessHUMAN, la cual está centrada en el uso de

bandas de frecuencias entre los 5 y 6 [GHz], su creación responde a la necesidad

de reglamentar el uso de esta banda y poder hacerla compatible con el estándar

802.11a. Las características son básicamente las mismas a las mencionadas en

las interfaces anteriores, salvo que sólo soporta transmisiones TDD.

9.3 Capa MAC (Medium Access Control)

Esta capa provee la función de interfaz de medio independiente para la capa

Física. Dado que la capa Física de WiMAX es inalámbrica, la capa MAC se centra



http://toip.uchile.cl/mediawiki/index.php?title=TDMA&action=edit

http://toip.uchile.cl/mediawiki/index.php?title=OFDM_OFDMA&action=edit

http://toip.uchile.cl/mediawiki/index.php?title=BPSK&action=edit

http://toip.uchile.cl/mediawiki/index.php?title=64QAM&action=edit

http://toip.uchile.cl/mediawiki/index.php?title=AAS&action=edit

http://toip.uchile.cl/mediawiki/index.php?title=OFDM_OFDMA&action=edit

http://toip.uchile.cl/mediawiki/index.php?title=AAS&action=edit



en administrar en forma eficiente los recursos de la interfaz de aire. El protocolo

MAC fue diseñado, desde un principio, para soportar aplicaciones punto a

multipunto (PMP) de banda ancha, tanto en el enlace DL como en el UL, y

modelos con arquitectura mesh. Además soporta servicios de distintos

requerimientos, desde voz sobre IP (VoIP) hasta transmisión de datos sobre IP, a

los cuales se les exigirán distintos niveles de QoS.

A la vez el protocolo MAC debe soportar diversas tecnologías en el backhaul, que

conectará las BS con el núcleo de la red, incluyendo ATM y protocolos basados en

el concepto de paquetes. Es por esto que en la parte superior de la capa MAC se

encuentra una subcapa de convergencia.

La seguridad es un elemento importantísimo en cualquier tipo de comunicación, y

más aún en redes inalámbricas en donde el medio de propagación no se puede

controlar y puede ser fácilmente intervenido, es por lo cual dentro de la capa MAC

existe una subcapa de seguridad que permite la autentificación, tanto para el

acceso a la red como para el establecimiento de una conexión, permitiendo

además la encriptación de datos.

9.4 Calidad de Servicio y Gestión de la Movilidad

Tiene un mecanismo para soportar secure seamless (continuas) handovers para

aplicaciones móviles tolerables a retardo como VoIP. El sistema también tiene

mecanismo de soporte que extiende el tiempo de batería de dispositivos portátiles

Las estaciones bases son las encargadas de proveer el control, y principalmente

se establecen 5 conexiones distintas mostradas en la tabla.

http://toip.uchile.cl/mediawiki/index.php?title=VoIP&action=edit


Tabla 5 Servicio y Calidad QoS

Estándar 802.16

Este fue el estándar original y fue completado en diciembre del 2001. Utiliza un

espectro licenciado en el rango de 10 a 66 GHz. Necesita Línea de visión directa

(LOS) entre antena y equipo suscriptor y soporta Calidad de Servicio.


BIBLIOGRAFÍA

ROLDÁN, David. ―Comunicaciones Inalámbricas‖, Editorial: Alfaomega-Ra-Ma

Edición: 2005.ISBN: 970-15-1078-X

Tranter, William H., "Principles of communication systems simulation with wireless

applications",Upper Saddle River [New Jersey] Prentice Hall cop. 2004

William C. Y. Lee , "Mobile Communications Engineering: Theory and

Applications", McGraw-Hill Professional; (ISBN: 0-0703-7103-2)

Rappaport, Theodore S., "Wireless communications principles and practice",

Upper Saddle River[New Jersey] Prentice Hall cop. 2002

Jeffrey Andrews, Arunabha Ghosh, Rias Muhamed, "Fundamentals of WiMAX",

Pearson (ISBN:978-0-132-22552-6)

Redes y Servicios Avanzados de Telecomunicaciones

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