radiocomunicaciones moviles wm
TRANSCRIPT
República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular Para La Defensa
Universidad Nacional Experimental Politécnica de las Fuerzas Armadas Bolivarianas
Núcleo Anzoátegui / Extensión Puerto Píritu
Ingeniería en Telecomunicaciones
Ambiente Académico “Bicentenario Del 5 De Julio De 1811”
Docente: INTEGRANTES:
Ing. Iskandar Arneodo Santamaría Ruiz Mariana Mercedes C.I. Nº V- 8.257.440
Sección 01 Ramírez Labrador Leonel Enrique C.I. Nº V- 11.492.864
VIII Semestre Monzón Arapé Wilfredo Fernando C.I. Nº V- 17.388.365
Febrero 2011
INDICE
INTRODUCCIÓN
Los sistemas de comunicaciones personales se basan en radiotelefonía celular, tecnología
introducida comercialmente en Europa a principios de la década de los 80. Los sistemas de radio
celular ofrecen largo alcance y utilizan potencias de transmisión más altas que los sistemas
inalámbricos tradicionales. A principios de los años 80, los sistemas celulares estaban basados en
tecnología analógica, pero a finales de la citada década tuvo lugar el desarrollo de una nueva norma
digital: GSM. A continuación nos centraremos en la radiotelefonía celular para comunicaciones
personales y en los aspectos tecnológicos involucrados.
Los sistemas de comunicaciones personales se basan en radiotelefonía celular, tecnología
introducida comercialmente en Europa a principios de la década de los 80. Los sistemas de radio
celular ofrecen largo alcance y utilizan potencias de transmisión más altas que los sistemas
inalámbricos tradicionales. A principios de los años 80, los sistemas celulares estaban basados en
tecnología analógica, pero a finales de la citada década tuvo lugar el desarrollo de una nueva norma
digital: GSM. A continuación nos centraremos en la radiotelefonía celular para comunicaciones
personales y en los aspectos tecnológicos involucrados.
RADIOCOMUNICACIONES MOVILES
Son aquellas que permiten el intercambio de información entre terminales móviles y/o terminales
fijos con una calidad determinada. Se caracterizan por la movilidad por lo que son sistemas de
cobertura zonal.
• Se estudia el sistema móvil terrestre privado (PMR) o público (TMA):
– PMR:
• Origen: ámbitos restringidos como tareas de despacho, gestión de flotas,
mantenimiento de servicios públicos (policía, bomberos,…)
• Características:
– Cobertura básicamente local.
– No están conectados a la red telefónica pública conmutada (RTPC).
– Tradicionalmente disponían de acceso FDMA
– Problema cuando aumenta el número de terminales: tendencia a
sistemas trunking, de concentración de enlaces.
– TMA (telefonía móvil automática):
• Sistemas de concentración de enlaces.
• Interconexión entre redes móviles y la red telefónica pública conmutada
(RTPC).
• Utilización de técnicas digitales: acceso TDMA y CDMA
• Transmisión de voz y datos.
ESTRUCTURA DE UN SISTEMAS DE COMUNICACIONES
Generalmente el ALCANCE es mayor que el RETROALCANCE
COBERTURA
Debido a la variabilidad solo puede hablarse en sentido estadístico. Se utilizan dos grados
de cobertura/porcentaje:
– Emplazamientos: tanto por ciento de lugares en donde se espera que haya enlace.
• Cobertura zonal: afecta a todo el área en torno a la estación base.
• Cobertura perimetral: afecta a una zona anular situada en el perímetro.
– Tiempo: tanto por ciento de tiempo en que se espera que haya enlace.
Terminal fijo CONTROL PABX
Estación de base(EB)
E.M. BUSQ.E.P.
• Radio de cobertura tiene una dependencia grande con la altura de la antena transmisora.
COMPOSICIÓN DE UN SISTEMA DE COMUNICACIONES MÓVILES
Subsistema de Red / Subsistema de Acceso Elementos:
1. Estaciones fijas (FS)
– Estación Base (BS, Base Station): BTS en GSM, Nodo B en UMTS.
– Estación de Control (CS) �– Estación Repetidora (RS) (túnel, valle,...)
– Estaciones móviles (MS)= Equipos de usuarios
– Estación móvil montada en vehículos
– Equipos portátiles/móviles
2. Elementos de control:
– Conmutación
– Señalización
– Localización
– Identificación
– Conexión entre sistemas.
3. Enlaces ascendente (UL) y descendente (DL)
– Enlace descendente (DL):
• Sentido de comunicación: EB a móvil. Distancia de cobertura: alcance.
– Enlace ascendente (UL):
• Sentido de comunicación: móvil a EB. Distancia de cobertura: retroalcance.
– Debe procurarse igualdad entre alcance y retroalcance (simetría de enlace).
CLASIFICACION DE LOS SCM
• Por la técnica de acceso múltiple.
– FDMA: suelen ser de un solo canal por portadora (SCPC). Cada usuario utiliza
frecuencias diferentes.
– TDMA: únicamente viable con transmisión digital; diferentes usuarios pueden
compartir la misma frecuencia en intervalos diferentes.
– CDMA: se superpone a la información digital de cada usuario un código que les es
propio: secuencia directa (DS), por salto de frecuencias (FH) o por técnicas híbridas
• Por la modulación y canalización.
– Sistemas móviles analógicos (FDMA):
• Modulación en frecuencia (FM) con algún tipo de preacentuación o
deacentuación
• Canalización normal (Δf 25 KHz; fd= 5 KHz (PMR) o 9KHz (PMT)) o
estrecha (Δf 12.5 KHz; fd= 1.5 KHz).
– Sistemas móviles digitales (TDMA):
• Modulación digital con desplazamiento mínimo y pre-filtrado gaussiano
(GMSK)
• Canalización: múltiplo de 25 KHz (GSM: 200KHz)
– Sistemas móviles digitales (CDMA):
• Modulación de fase coherente PSK
• Canalización de banda ancha del orden de 1.5 MHz
• Por la modalidad de funcionamiento:
– Sistemas de radiotelefonía: transmisión en ambos sentidos (EB-EM y EM-EB)
– Sistemas de radio-búsqueda (paging): transmisión en un sentido EB-EM.
• Por el sector de aplicación:
– Radiotelefonía móvil privada (PMR): acción local y no conectado a la RTPC
– Radiotelefonía móvil pública (PMT):
• Cobertura desde una nación a continental y global.
• Conexión a la RPTC.
• Características de calidad similares a los del sistema público.
– Telefonía inalámbrica. (Cordless Telephony y Wireless Telecommunications- WLAN)
• Por la banda de frecuencias utilizada.
– Banda VHF (30-300MHz; utilizada en sistemas PMR)
• Banda baja de 30 a 80 MHz
• Banda alta de 140 a 170 MHz
• Banda III de 223 a 235 MHz
– Banda UHF
• Banda baja de 406 a 470 MHz (sistemas PMR)
• Banda alta de 862 a 960 MHz (sistemas PMT)
• Banda de 1800 a 1900 MHz (sistemas PMT)
CUADRO CARACTERISTICO
Característica Banda
VHF
baja
VHF alta UHF baja UHF alta
Uso típico Rural Rural/urbano Urbano Urbano
Penetración Mínima Media Alta Alta
Pérdida
vegetación
Mínima Media Alta Alta
Multitrayecto Escaso Apreciable Pronunciado Alto
Inter.
sobrealcance
Máxima Media Baja Baja
Ruido
ambiente
Alto Medio Bajo Bajo
Disponibi.
canales
Casi
nula
Muy
pequeña
Pequeña Mediana
Tamaño
antenas
Grande Medio Pequeño Pequeño
Ganancia
anten.
Mínima Media Alta Alta
Canalización
(KHz)
25 12.5 12.5 25/200
Alcance típico
(base-móvi;
h=30 m,
P=20w)
30 km 20 km 10 km 4 km
CLASE DE SISTEMAS DE COMUNICACIONES MOVILES
• Modo SÍMPLEX
– A una frecuencia:
• Ventaja: sencillez, además un móvil cuyo retro-alcance no le permita llegar
a la EB puede hacerlo a través de otro móvil
• Inconveniente: captura de una comunicación por otra; captura por parte de
una estación base de la comunicación de un móvil con otra estación base
– Para solucionar lo último se acude a separación en frecuencia (4-5
MHz)
– Cuando hay varios equipos no hay reducción en el espectro
utilizado.
– A dos frecuencias: soluciona el anterior problema al precio de que los móviles no
pueden hablar entre sí.
• Modo SEMIDÚPLEX
– Supera el problema de los símplex a dos frecuencias comunicándose los móviles
(son símplex) entre sí a través de la estación base (dúplex).
• Modo DÚPLEX
– Tanto móviles como EB disponen de duplexores. Se requiere un radiocanal
diferente para enlazar cada móvil con la base.
– La comunicación entre móviles sólo puede hacerse a través de la estación base.
Full DUPLEX: Transmisión y recepción simultanea de señales.
CALIDAD DE COBERTURA EN LOS SISTEMAS MOVILES:
– Extensión: tamaño de la zona de cobertura.
– Escenario: describe el entorno (calles y carreteras, interior de vehículos, edificios o
túneles)
– Grado de cobertura (perimetral o zonal)
• Calidad de terminal (el alcance iguala al retroalcance)
• Calidad en cuanto a disponibilidad: se cuantifica mediante la prob. de bloqueo o congestión
mediante la que se rechaza una tentativa de comunicación.
• Calidad en cuanto a fiabilidad: porcentaje máximo admisible de interrupciones.
• Calidad en cuanto a fidelidad: grado de inteligibilidad o número de errores con que se recibe
una comunicación.
– Analógicos: mediante la relación SINAD (Signal to Noise and Distortion Ratio)
– Digitales mediante la BER
PROPAGACIÓN POR CANALES MÓVILES
• Características generales de los canales móviles.
– Cobertura zonal: necesidad de predicciones de propagación.
– Multiplicidad de trayectos entre transmisor y receptor.
– Variabilidad de los trayectos debido al desplazamiento de los móviles lo que supone
variación con la distancia y el tiempo de las condiciones de propagación.
• Requisitos en la planificación de sistemas móviles:
– Caracterización del canal en banda estrecha: determinación de la pérdida básica de
propagación entre transmisor y múltiples puntos situados en la zona de cobertura:
• Lb es la pérdida básica de propagación
• Lbf pérdida básica de propagación en condiciones de espacio libre
• Lex es la pérdida por exceso debido a efectos del terreno
• Lent pérdidas del entorno inmediato al receptor
– Caracterización del móvil en banda ancha: análisis de los efectos del multitrayecto,
sobre todo en zonas montañosas y urbanas.
– Desarrollo de modelos de simulación lógicos (software) y físicos (hardware)
– Realización de medidas radioeléctricas para validar los anteriores puntos.
EVOLUCION DE LOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES MOVILES
• Sistemas de PMR (Private Mobile Radio)
– En la actualidad ya se ha llegado a sistemas de concentración digitales (TETRA)
• Sistemas de PMT (Private Technology Mobile)
– Mediados de los 60: sistema IMTS (Improved Mobile Telephone System) en USA.
EB’s de gran cobertura, con pequeña dotación de canales saturados con facilidad.
– Concepto de estructura celular (1947) y desarrollado 30 años después: disposición
de una banda de frecuencias importante y sistemas de señalización.
• En USA se desarrolla AMPS (Advanced Mobile Phone Service) en 800 MHz
• En los países nórdicos NMT450 primero y NMT900 después
• En Gran Bretaña se desarrolla TACS a 900 MHz
– En Europa GSM (Groupe Special Mobile): reservar una banda de frecuencia y
elección de multiacceso TDMA. Se desarrollan sistemas en USA y Japón paralelos.
– GSM se universaliza (Global System for Mobile Communications)
– DCS-1800 similar al GSM pero en la banda de 1800 MHz
– Sistemas de tercera generación: sistemas IMT2000 en USA y UMTS en Europa
(inclusión de multimedia y servicios de banda ancha; disponibilidad de terminales
muy ligeros)
• Sistemas de telefonía inalámbrica
– Origen: teléfono sin hilos. Estación base conectada a la red analógica con un
terminal portátil. Doble frecuencia en VHF baja 46-48 MHz (CT0)
– Segunda generación (CT2): varios usuarios con acceso FDMA en 864-868 MHz.
– Sistema DECT proporciona centralitas automáticas.
• Sistemas de radiobúsqueda
– Origen: equipos sencillos que transmiten mensajes alfanuméricos.
– Estándar europeo ERMES: radiobúsqueda internacional.
• Redes de área local inalámbricas
– Utilización del recurso radio en las redes de área local (LAN)
– Ventajas: flexibilidad. Inconveniente: Sensibilidad a interferencias y necesidad de
definición de una técnica de acceso.
– Origen: USA: banda ISM, estándar IEEE 802.11, velocidades 2 Mbit/s
– Europa: HIPERLAN, banda de trabajo 5.2 GHz; velocidades 20 MBit/s
GLOSARIO
AGCH Canal de acceso garantizado
AMPS Advanced Mobile Phone Service
BCH Canales de difusión
BTS Base Transceiver Station
CACHING Almacenamiento
CCCH Canales de control común
CDMA Code Division Multiple Access
CMI Cable Microcell Integrator
CORDLESS Sistema Móvil Celular sin hilos
CSPDN Redes de datos de comunicación de circuitos
CTIA Cellular Techonology Industry Association
CT2 Cordless Telephone 2
DAMPS Digital AMPS
DCS Digital Cellular System
DECT Digital European Cordless Telecommunications
DELAY Retraso de información
EAM Electro Absorption Modulator
FCCH Canal de sincronización
GSMGlobal Special Mobile, Global System for Mobile
Communications
HECU Head End Control Unit
HFC Hybrid Fiber-Coaxial
HIC Head end Interface Converter
IN Red Inteligente
IN CS-1 Inteligent Network Capability Sit One
ISDN Tráfico hacia la Red Digital de Servicios Integrados
IS-95 Interim Standard 95
ITU International Telecommunication Union
JTACS Japan TACS
MAHO Mobile Assisted Hand-off
MS Estaciones móbiles
MSCS Control de conmutación
NMT Nordic Mobile Telephone
NTACS Nippon TACS
NTT Nippon Telephone and Telegraph
PACS Personal Access Communication Service
PCH Canal de búsqueda
PCN Personal Communication Network
PCS Personal Communication Service
PDC Personal Digital Cellular
PHS Personal Handyphone System
PLMN Red pública móvil
PSPDN Redes públicas de comunicación de paquetes
PSTN Tráfico hacia la red telefónica
RACH Canal de acceso aleatorio
RAD Remote Antenna Driver
RASP Remote Antenna Signal Processor
ROAMING
NUMBERNúmero de destino
SACCH Canal de control asociado lento
SCP Punto de control de servicios
SDCCH Canal de control dedicado independiente
SIM Suscriber Identity Module
SLOT Intervalo de tiempo
SMS Servicio de mensajes cortos
TACS Total Access Communication System
TCH Canales de tráfico
TDMA Time Division Multiple access
TIA Telecommunications Industry Asociation
TRUNKING Llamada interurbana
WACS Wireless Access Communication System
WLL Wireless Local Loop
CONCLUSIÓN
La razón fundamental de la evolución tecnológica de los sistemas de telefonía móvil; la
aparición de los sistemas celulares, al permitir una capacidad de abonados muy superior, ha dado
pie a que la telefonía móvil se convierta en una aplicación de consumo a la que pueden acceder no
solamente las personas que necesitan específicamente este tipo de aplicación, sino también otras
que lo consideran una comodidad más de las proporcionadas por los avances de la tecnología.
Como consecuencia, los terminales son cada vez más pequeños, más baratos y con más
autonomía, y los sistemas ofrecen cada día más servicios (similares a los que ofrece la telefonía
fija). Ello ha provocado que este tipo de servicio esté alcanzando índices de crecimientos increíbles,
hasta el punto de que los próximos años el teléfono móvil será un bien más de consumo, como el
computador o la cámara de vídeo. Es más, a medio plazo se considera que puede llegar a
convertirse en una alternativa real a la telefonía fija.
BIBLIOGRAFIA
Transmisión por radio. J.M. Hernando Rábano. Capítulo 7. 2ª Edición. Editorial Centro de
Estudios Ramón Areces.
Comunicaciones Móviles. J.M. Hernando Rábano. 1ª Edición. Editorial Centro de Estudios
Ramón Areces.
Comunicaciones móviles GSM. Coordinador J.M. Hernando Rábanos. Fundación Airtel.
The Mobile Radio Propagation Channel . D.J. Parsons. Pentech Press 1992.
F. Pérez Fontán y A. Seone. Seminario Internacional de Comunicaciones Móviles Dpto. de
Tecnologías de las Comunicaciones, Universidad de Vigo.