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PAG.: 1 Presentación PAG.: 1 Sistemas de Telefonía móvil Realizada por: ASM© 2009.

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1 PAG.: 1 Presentación PAG.: 1 Sistemas de Telefonía móvil Realizada por: ASM© 2009

2 PAG.: 2 Clasificación de los sistemas móviles Sistemas Simplex: Transmisión y recepción se realiza a una frecuencia y de forma secuencial. Sistema Semiduplex: Utiliza diferentes frecuencias para la transmisión y la recepción. La estación base solo se dedica a retransmitir lo que le llega. Sistema Duplex: La estación base transmite en una frecuencia f1 recibe en otra f2 mientras que el móvil transmite en f2 y recibe en f1.

3 PAG.: 3 DECT DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications), o Telecomunicaciones Inalámbricas Mejoradas Digitalmente es un estandar ETSI para teléfonos inalámbricos digitales, comúnmente utilizado para propósitos domésticos o corporativos. El DECT también puede ser utilizado para transferencias inalámbricas de datos. DECT es como un dispositivo celular GSM. Una gran diferencia entre ambos sistemas es que el radio de operación de los aparatos DECT es desde 25 hasta 100 metros, mientras que los GSM de 2 a 10 kilómetros. Algunas propiedades del DECT son: Velocidad neta de transferencia: 32 kbit/s Frecuencia: 1900 MHz canales: 10 ( MHz) y 24 time slots total 240 canales. Handover automático Direccionamiento de canales: Dinámica Densidad de tráfico: Erlangs/km²Erlangs Alta capacidad de voz (ADPCM) Adaptativa diferencial PCM

4 PAG.: 4 DECT Usos y técnicas del DECT: Frequency division multiple access Acceso Múltiple por División de Frecuencia (FDMA), Time division multiple access Acceso Múltiple por División de Tiempo(TDMA) Time division duplex Transmisión en dos sentidos por División de Tiempo(TDD) Esto quiere decir que el espectro del radio es dividido en canales físicos de dos dimensiones: Frecuencia y tiempo. La potencia emitida desde el dispositivo portátil, así como la base al transmitir es de 100mW La capa de control de acceso, a media del DECT es la capa que controla el aspecto físico, y proporciona servicios de Orientado a la Conexión, Sin Conexión y Broadcasting a las capas superiores. También proporciona servicios de cifrado. La capa de Enlace de Datos usa una variente del protocolo de datos del ISDN (Red Digital de Servicios Integrados), llamada LAP-C. Ambos están basados en HDLC.

5 PAG.: 5 DECT Cuatro áreas de aplicación: Los DECTs domésticos son conectados a una base, que se conecta a su vez al PSTN. Una base puede aceptar varios auriculares DECT. Los DECTs de negocios son conectados a un PBX. Los DECTs públicos son conectados a la PSTN (muy poco usual), que es una alternativa de alta densidad al GSM. Bucle local (muy raro). En este caso, el enlace de radio del DECT reemplaza la conexión alámbrica entre el distribuidor final PSTN y el suscriptor.

6 PAG.: 6 CT (Cordless Telecommunications) Distancia a cubrir 100 a 200 metros, partiendo de una estación base sobre dos canales. CT2 versión mejorada utiliza FDMA dividiendo el ancho de banda en varios radiocanales que al recibir una llamada se sintoniza en uno de ellos. Características del sistema. Banda 1898 a 1918 Mhz. Utiliza técnicas de acceso FDMA. Alta calidad de voz gracias a la utilización de ADPCM. Handover según el sistema. No necesita planificar frecuencias. Permite comunicarse con los terminales sin utilizar la red.

7 PAG.: 7 RTCA Radiotelefonía de corto alcance. Sistemas de comunicaciones Simplex a una o dos frecuencias o semiduplex. No ofrecen privacidad en la comunicación por parte del usuario. Pueden ser monoemplazamiento o multiemplazamiento en función de que puedan tener más de una estación base. Para aumentar la coberturas se utilizan varias técnicas : Volting Simulcast Multicast Para extender el área de cobertura, se añaden múltiples receptores remotos al sistema. Los receptores pueden incorporarse a áreas remotas o a edificios que estén fuera del alcance normal del sistema. Provee de cobertura en un área amplia introduciendo varios transmisores que emiten la misma frecuencia de forma simultanea. Los emplazamientos simulcast suelen solaparse, los usuarios pueden recibir comunicaciones independientes de donde se hallen en el sistema. Similar al simulcast proporciona un amplia área de cobertura a través de múltiples emplazamientos que se solapan y que utilizan conjuntos diferentes de frecuencias.

8 PAG.: 8 DSRR (Digital Short Range Radio) Trabaja en modo simplex asignándole unas frecuencias Mhz. Diseñado para voz y datos. A dos frecuencias en modo semiduplex Mhz emparejada con Mhz. Consiste: En dos canales de control y 76 canales de trafico separados 25 Khz en cualquier banda de frecuencias. Modulación directa de la portadora y código selectivo para la señalización de voz y datos

9 PAG.: 9 Radiomensajeria (Paging) Es una forma barata y popular de comunicaciones unidireccional. Existen varios tipos de mensajes pitido, código y alfanumérico. Se basa: Unidad de control: recogida de avisos para la distribución, los procesa codifica hacia el controlador de zona. Controladores de zona: encargado de sincronizar el funcionamiento de los transmisores. Estaciones base: Infraestructura donde están ubicados los emisores de mensajes Transmisores: Equipo destinado a la transmision de mensajes codificado en los intervalos de tiempo marcados por el controlador de zona. Receptores: En poder del cliente donde se recibe el mensaje. Existen tres sistemas de radiomensajería. Pogsag Ermes Flex

10 PAG.: 10 RTGS Radiotelefonía de grupo cerrado Sistema basado en un conjunto de canales donde se van asignación frecuencias de forma dinámica a un colectivo o grupo en movimiento. Características del sistema: Asignación dinámica de frecuencias permitiendo la utilización de un gran grupo de usuarios estableciendo colas. Posibilidad de realizar llamadas a varios miembros del grupo de usuarios.

11 PAG.: 11 Sistema Trunking MPT1327 Es un Sistema Troncalizado basado en un protocolo abierto que dedica uno de sus canales a desempeñar funciones de canal de control. Esta configuración permite incorporar prestaciones extras a las ofrecidas por LTR como hacer llamadas de Emergencia y Prioridades en las comunicaciones. Si bien las comunicaciones de voz son analógicas, las radios soportan la instalación de opcionales de encriptación de voz con la finalidad de lograr mayor privacidad en las comunicaciones. Las radios soportan interfaces de datos que permiten integrar en el mismo sistema comunicaciones de voz y datos. Desarrollado por el departamento de comercio e industria del reino Unido. Establece colas de llamadas.

12 PAG.: 12 Características de MPT1327 Hasta 24 canales. Utiliza canal de control - reversible a tráfico si se requiere. Transferencia automática del canal de control en caso de falla. Sistema Slotted Aloha para acceso al canal de control Cola de tráfico en el canal de control. Reagrupación dinámica. Protocolo de señalización a 1200 bit/s con modulación de subportadora FFSK. Preparado para funcionar a dos frecuencias semiduplex y centro de control en duplex. El FSK (Frequency-shift keying) es un tipo de modulación de frecuencia cuya señal modulante es un flujo de pulsos binarios que varía entre valores predeterminados.modulaciónfrecuenciaseñalflujo

13 PAG.: 13 Características de MPT1327 Pérdida de un canal no inutiliza el sistema Validación de abonado individual Validación de número de identificación único por radio (ESN) Protocolo contempla cobertura multisitio con roaming automático Radios disponibles para VHF, UHF y 800 Mhz

14 PAG.: 14 TETRA Este sistema troncalizado es totalmente digital y utiliza tecnología TDMA. Se trata de un sistema de última generación, orientado a sistemas de voz y datos móviles. Tiene un aprovechamiento espectral óptimo permitiendo transmitir cuatro canales de voz o datos por cada canal físico de RF. Este sistema se basa en un protocolo abierto ampliamente difundido en Europa existiendo varios fabricantes de equipos aptos para trabajar bajo este protocolo. La separación entre portadoras es de 25 Khz.

15 PAG.: 15 TETRA Frecuencias Radio En Europa, la tecnología TETRA utiliza las frecuencias siguientes: Servicio Publico NúmeroAncho de Frecuencia (MHz) Banda 1Banda Servicios de Seguridad NúmeroAncho de Frecuencia (MHz) Banda 1Banda

16 PAG.: 16 Características La modulación de los canales es de cuatro canales por portadora p/4 DQPSK utilizando técnicas TDMA, con una velocidad de datos de 36 kbit/s por canal de 25 KHz., sobre los que se transmite 4 canales en 7.2 kbit/s. El recurso físico asignación de frecuencias Mhz pero también existen en la banda de 8oo Mhz, dividido en frecuencias y tiempo son los time slots que duran 14,167ms y tramas TDMA. Existen dos canales de control y de trafico. Tramas en tetra. Canal de difusión BCCH Canal de alineación. LCH Canal de señalización SCH. Canal de asignación de acceso AACH Canal robado STCH

17 PAG.: 17 TETRA Estructura interna basada en Ethernet / IP. INFRAESTRUCTURA TETRA El sistema TETRA más eficaz y competitivo para grupos de usuarios profesionales Infraestructura de radiocomunicaciones basada en el estándar digital TETRA. Aumento en la seguridad de las comunicaciones. Mayor capacidad en transmisión de datos, hasta bps. Avanzado sistema de gestión (NMS), con posibilidad de conexión a SCN y/o SBS. Gateways desde SCN y/o SBS a otros sistemas (ISDN, GSM, IP). La tecnología más avanzada En el desarrollo de Nébula, Teltronic ha utilizado las tecnologías más innovadoras, como los microprocesadores RISC y la tecnología ETHERNET, utilizando todos sus módulos el avanzado sistema operativo VxWorks. Todos los servicios sobre IP La tecnología IP utilizada en el desarrollo de Nébula permite trabajar con el concepto de "Matriz de conmutación distribuida por paquetes", realizar diferentes servicios estándar de telecarga de software remota mediante FTP, configuraciones remotas del sistema con http y Telnet, monitorización del sistema mediante SNMP. 100% Teltronic TOPOLOGÍA Servicios soportados Gestión de movilidad Registro/De-registro Reselección de célula

18 PAG.: 18 TETRA Servicios de voz Llamadas individuales y de grupo Llamadas a PSTN/PABX Llamada de emergencia Seguridad Gestión de grupos Activación/Desativación de grupos Grupos multiples Selección de área Reagrupamiento dinámico de grupos Servicios de datos Mensajes de estado Mensajes de texto (SDS y SDS-TL) Datos por paquetes Otros Telemantenimiento mediante ISDN Redundancia: CNC, BSR, SWITCH,... Zona en modo degradado Modo fall-back en BSR

19 PAG.: 19 TETRA CARACTERÍSTICAS GENERALES Alimentación: AC: 115/230V DC: 24V o -24V Consumo: 150 Watios por portadora con potencia máxima. Rango de temperatura: -20ºC a +55ºC Diversidad en recepción: Doble de serie, triple más una cuarta cadena para redundancia como opción. Sistema Ethernet: Fast Ethernet 100 Mbps Capacidad de Switch: 1,6 Gbps Límite de portadoras SCN: 250 BSR Tiempo de establecimiento de llamada: 200ms. Características RF Bandas de Frecuencia: , , , , MHz Precisión de frecuencia y sincronismo: 0,2ppm. Estabilidad (11 años), Sincronización mediante GPS cada PPS Sensibilidad en Recepción: -115dBm, ETSI TETRA Clase A (Static, TU50 y HT200) Potencia en Transmisión: En conector Power Amplifier: 32W Después del duplexor 25W clase 2 Después del combinador + duplexor 10W Clase 4 Gateways BRI y PRI (EURO ISDN) Datos cortos SMS GSM Gateway IP Terminal de despacho vía línea ISI con otras infraestructuras Interfaces para enlaces entre SCN y SBS (Modulos SNI) SNI V.35 Recomendación para modems de Banda Ancha según ITU-T V.35 SNI G.703/G.704 Recomendación ITU-TG.703, con estructuración de canales ITU-T G.704 SNI G.703 codireccional Recomendación ITU-TG.703 codireccional SNI S/T SNI S/T (EURO ISDN)

20 PAG.: 20 Comunicaciones por satélite Los satélites son puestos en órbita mediante cohetes espaciales que los sitúan circundando la Tierra a distancias relativamente cercanas fuera de la atmósfera. Los tipos de satélites según sus órbitas son: Satélites LEO (Low Earth Orbit, que significa órbitas bajas) Orbitan la Tierra a una distancia de km y su velocidad les permite dar una vuelta al mundo en 90 minutos. Se usan para proporcionar datos geológicos sobre movimiento de placas terrestres y para la industria de la telefonía satélite.km Satélites MEO (Medium Earth Orbit, órbitas medias). Son satélites con órbitas medianamente cercanas, de unos km. Su uso se destina a comunicaciones de telefonía y televisión, y a las mediciones de experimentos espaciales. Satélites HEO (Highly Elliptical Orbit, órbitas muy elípticas). Estos satélites no siguen una órbita circular, sino que su órbita es elíptica. Esto supone que alcanzan distancias mucho mayores en el punto de órbita más alejada. A menudo se utilizan para cartografiar la superficie de la Tierra, ya que pueden detectar un gran ángulo de superficie terrestre Satélites GEO. Tienen una velocidad de traslación igual a la velocidad de rotación de la Tierra, lo que supone que se encuentren suspendidos sobre un mismo punto del globo terrestre. Por eso se llaman satélites geoestacionarios. Para que la Tierra y el satélite igualen sus velocidades es necesario que este último se encuentre a una distancia fija de km sobre el ecuador. Se destinan a emisiones de televisión y de telefonía, a la transmisión de datos a larga distancia, y a la detección y difusión de datos meteorológicos

21 PAG.: 21 Telefonía móvil analógica Las redes para comunicaciones móviles se inician hace varias décadas, por lo que surgen los sistemas automáticos de telefonía móvil TMA. La banda de frecuencias utilizadas varían entre los 450, 900Mhz. El alcance varia y superado la visión directa entre los equipos todavía es posible establecer comunicación por difracción. Nobira Senator de NoKia pesaba 9,8 Kg para llevar en el coche

22 PAG.: 22 Tecnología Las celdas de las redes NMT son de igual o mayor tamaño que las del GSM: de 2 a 30 km, en vez de cinco. Cuanto menor la celda, más usuarios pueden ser atendidos, lo que hace que algunas celdas sean voluntariamente pequeñas en zonas densamente pobladas. NMT es un sistema full-dúplex, por lo que es posible transmitir y recibir al mismo tiempo.full-dúplex Las versiones para automóvil usan potencias de 15 watts (NMT-450) o bien 6 watts (NMT-900); los teléfonos portátiles son de hasta 1 watt. NMT tenía algunas propiedades modernas para su época, como el discado automático y el handover (paso automático de una estación de base a otra sin intervención del usuario). Por otro lado, NMT especificaba la facturación y permitía usar las redes de otros operadores en el extranjero (roaming). NMT no tenía cifrado de las comunicaciones, lo que era una desventaja; cualquier persona equipada de un scanner podía escuchar las conversaciones de los clientes. Se inventó entonces un sistema de interferencia analógica que sólo unos decodificadores especiales, utilizados de común acuerdo entre ambas partes, podía eliminar. NMT también permitía transferir datos, en un modo llamado DMS (Data and Messaging Service); o bien NMT-Text, que usaba el canal de señalización (digital) para transferir datos. Es el ancestro del SMS. Las velocidades iban entre 600 y 1200 bits por segundo, utilizando la modulación FFSK.DMSSMSFFSK Otro método de transferencia de datos, el NMT Mobidigi, permitía velocidades de transferencia de 380 bits por segundo y necesitaba equipo externo.

23 PAG.: 23 Cobertura y Seguimiento Los teléfonos se sintonizaban automáticamente a la, estación base mas cercana, e irían saltando a otras en la medida que se fuera perdiendo la cobertura. Para ofrecer el servicio era necesario un cierto numero de estaciones base repartidas por el territorio, de manera que cada estación posee su área de servicio o influencia de esta manera se considera el territorio fragmentado en celdas.

24 PAG.: 24 Área de cobertura de una celda La red celular ideal, mostrada en los libros, tiene celdas hexagonales. En la práctica la cobertura de la celda varía considerablemente dependiendo del terreno, la ubicación de la antena, las construcciones que pudieran interferir, puntos de medición y barreras. El otro factor que interviene considerablemente en la cobertura es la frecuencia utilizada. Puesto simple, frecuencias bajas tienden a penetrar bien obstáculos, frecuencias altas suelen ser detenidas por objetos chicos. Por ejemplo, una pared de yeso de 5 milímetros detendrá completamente la luz, pero no tendrá ningún efecto sobre ondas de radio. Frecuencias bajas, como la de 450 MHz de NMT, dan buena cobertura en áreas campestres. La de 900 Mhz de GSM 900 es una solución apropiada para áreas urbanas pequeñas. GSM 1800 usa la banda de 1.8 GHz que ya comienza a ser limitada por paredes. En GSM se puede ampliar el radio mediante un sofware desarrollado por Motorola denominado Extended Range Cell

25 PAG.: 25 Área de cobertura de una celda Los sistemas celulares tienen información puntual de la ubicación y posición de los terminales móviles. La capacidad de seguimiento de los terminales móviles se le conoce como roaming lo que es lo mismo el sistema sabe en todo momento en que celda se encuentra el móvil dando al usuario el movimiento por la red celular u otras redes ya que el sistema podrá factura cualquier llamada en cualquier red.

26 PAG.: 26 Traspaso entre células El traspaso o handover es el proceso por el que se transfiere una comunicación de un canal a otro cuando el canal se degrada. El traspaso puede ser decidido por el sistema por el móvil o por combinación de ambos. El handover puede ser blando o duro. Handover blando. Cuando el móvil sigue conectado al viejo y al nuevo canal simultáneamente hasta que se ha avanzado tanto en el área de cobertura de la célula que la señal ya tiene la suficiente intensidad, desconectando de la anterior. Handover duro. El salto de uno a otro canal se realiza en un momento determinado sin que exista un periodo de transición en que conecta a los dos no verificando los parámetros de transmisión y pudiendo haber problemas.

27 PAG.: 27 Estructura de una red de telefonía móvil Esta compuesta por los siguientes elementos: Estaciones móviles.(MS) Suministran el servicio de voz, datos e imágenes. Cada estación móvil actúa emitiendo, recibiendo o en ambos modos. Estaciones base. (BTS) Encargada de establecer el enlace radioeléctrico entre la estación móvil y la estación de control de servicio durante la comunicación. Cada una de estas estaciones base atiende a varias móviles calculando el numero de ellas para proporcionar cobertura en un determinado espacio geográfico o área de cobertura. Estaciones de control. (BSC) Realiza funciones de gestión y mantenimiento del servicio. Una tarea, asignar estaciones base en un sector dentro del área de cobertura a las estaciones móviles que se desplazan. La función de conmutación de la comunicación entre estaciones base Handover. La función de localización de estación móvil fuera de su sector habitual implica que cada estación base debe conocer las estaciones móviles residente y las visitantes, para poder determinar su posición. Centro de conmutación. (MSC) Permite la conexión entre redes publicas y privadas con la red de comunicaciones móviles así como entre las estaciones móviles localizadas en un área de cobertura.

28 PAG.: 28 Sistema NMT 450/900 TMA 450 aparece en TMA y EACS adoptado en España hacia Moviline No son compatible los moviles de una banda con la de otra llevando al desarrollo de GSM. Frecuencia utilizadas Sistema Enlace ascendenteEnlace descendente TACS Mhz Mhz ETACS Mhz Mhz NMT es un sistema multiplexado en frecuencia FDM de banda ancha dividiendo la anchura del canal en porciones cada una de las cuales forma un semicanal estación base/móvil, móvil/estación base, para evitar interferencias se utilizan un juego de frecuencias en la estación base diferente a la de otras próxima.

29 PAG.: 29 Sistema E TACS 900 El mismo que el anterior analógico multiplexado en frecuencia (FDM) utilizando una tecnología mas avanzada, con mejor calidad de audio y mejor calidad de conmutación al pasar de célula. Cada Mhz de ancho de banda se divide en 40 semicanales de 25 Khz de ancho de banda, dando un total de 1320 canales, las comunicaciones son analógicas pero el control es digital canales duplex.21 de ellos dan la situación del canal de trafico usado en cada momento. 25 Khz de ancho de banda de cada canal. 45 Khz de separación entre las frecuencias de emisión y recepción de canal.

30 PAG.: 30 Características de la red Estructura de la red un solo nivel jerárquico. Centrales electrónicas automáticas, de control por programa almacenado. Interfaces con la red telefónica básica: con centrales de transito a 4 hilos. Seguimiento automático. Transmisión de datos a 1200 bit/s 25 kHz de ancho de banda Peor calidad frente a sistema digitales. No se puede proteger la información. Terminales de mayor tamaño que los digitales.

31 PAG.: 31 Características de la red Servicios básicos que presta el sistema: Conversación telefónica entre usuarios. Transmisión de datos, equipando al móvil con un moden adecuado electrónico. Correo, recibiendo los mensajes por pantalla o impresora. Tratamiento de mensajes. LLamada en espera, mensaje a la central por ocupado, desvió automático de llamada contestador automático o secretaria.

32 PAG.: 32 Asignación de bandas La UNIÓN INTERNACIONAL DE TELECOMUNICACIONES (UIT-ITU) dividió al planeta en tres regiones, en las cuales la distribución de las frecuencias para los distintos usos y servicios son similares para los países que integran una región determinada. La REGIÓN 1 es Europa, Africa, El Medio Oriente, Mongolia y las Repúblicas de la ex-Unión Soviética. La REGIÓN 2 son los países de las Américas. La REGIÓN 3 es el resto del Mundo, principalmente Asia y Oceanía.

33 PAG.: 33 Bandas del espectro electromagnético NombreAbreviatura inglesa Banda ITUITUFrecuenciasLongitud de onda Extrabaja frecuenciaExtrabaja frecuencia Extremely low frequency ELF13-30 Hz km – km Superbaja frecuenciaSuperbaja frecuencia Super low frequencySLF Hz km – 1000 km Ultrabaja frecuenciaUltrabaja frecuencia Ultra low frequencyULF3300–3000 Hz1000 km – 100 km Muy baja frecuenciaMuy baja frecuencia Very low frequencyVLF43–30 kHzkHz100 km – 10 km Baja frecuenciaBaja frecuencia Low frequencyLF530–300 kHz10 km – 1 km Media frecuenciaMedia frecuencia Medium frequencyMF6300–3000 kHz1 km – 100 mm Alta frecuenciaAlta frecuencia High frequencyHF73–30 MHzMHz100 m – 10 m Muy alta frecuenciaMuy alta frecuencia Very high frequencyVHF830–300 MHz10 m – 1 m Ultraalta frecuenciaUltraalta frecuencia Ultra high frequencyUHF9300–3000 MHz1 m – 100 mmmm Superalta frecuenciaSuperalta frecuencia Super high frequencySHF GHzGHz100 mm – 10 mm Extraalta frecuenciaExtraalta frecuencia Extremely high frequency EHF GHz10 mm – 1 mm Por encima de los 300 GHz < 1 mm

34 PAG.: 34 Telefonía vía radio La telefonía móvil consiste en ofrecer el acceso vía radio a los abonados de telefonía, de manera tal que puedan realizar llamadas dentro del área de cobertura del sistema. Existen de dos tipos los: Amplia cobertura o sistemas celulares. Los sin hilos o cordless.

35 PAG.: 35 GSM Grupo especial móvil del CEPT (Conferencia europea de administración de correo y telecomunicaciones) establecido en 1982.Sistema global de comunicaciones móviles. En España existen varios operadores de telefonía móvil. Telefónica empieza a operar el 25 de julio de 1995 con MoviStar.

36 PAG.: 36 Características técnicas Introducción 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 y desde 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:

37 PAG.: 37 Características técnicas I Empleo de celdas contiguas a distintas frecuencias para repartir mejor las frecuencias (SDMA, Space Division Multiple Access o acceso múltiple por división del espacio); reutilización de frecuencias en celdas no contiguas;SDMA División del tiempo en emisión y recepción mediante TDMA (Time Division Multiple Access, o acceso múltiple por división del tiempo);TDMA Separación de bandas para emisión y recepción y subdivisión en canales radioeléctricos (protocolo FDMA, Frequency Division Multiple Access o acceso múltiple por división de la frecuencia);FDMA Variación pseudoaleatoria de la frecuencia portadora de envío de terminal a red (FHMA, Frequency Hops Multiple Access o acceso múltiple por saltos de frecuencia).

38 PAG.: 38 Características técnicas II Trabaja dentro de la banda de 900 Mhz. Banda de recepción Descendente :de la base al móvil. Banda de emisión Mhz. Ascendente :del móvil a base. Canales por portadora :8 full rate siendo uno de control pudiendo llegar a 16 en modo half rate, siendo uno de control. Nº total de portadoras :124 radiocanales. Separación entre portadoras :200 Khz. Anchura de banda del canal radio: 25Khz. Capacidad 200 Erlang/km 2 (500 para GSM 1800) Técnicas de transmisión: TDMA/FDD Modulación GMSK. Voz codificada: RPE-LPT a 13 Kbit/s. Velocidad binaria de transmisión: 22,8 Kbit/s.

39 PAG.: 39 Características técnicas III Hay 992 canales duplex.Lo que es igual a la existencia de 124 portadoras y cada portadora soporta 8 canales, pudiendo llega a 16 canales de conversación. Existencia de varios tipos de ráfagas para corrección de frecuencia, sincronización, acceso. Separación entre frecuencia de emisión y recepción de 45 Mhz. Codec vocal para el tratamiento vocal bastante complicado Velocidad máxima del móvil 200 Km/h. Efecto doppler. Pire de la estación base equivalente a 5oo W. Potencia de la estación móvil de 20 hasta 0,8 W. Estructura celular de reutilización 120 º. Dos canales de trafico para voz y datos. Control de autentificación. Seguimiento del abonado Roaming. Conmutación en curso Handover pasando de una zona de cobertura a otra de una célula. Ordenamiento de los canales mediante técnicas TDMA lo que implica el ordenamiento de las ráfagas. RPE-LPT (Regular Pulse Exitation-Long Term Prediction) técnica de recuperación de la señal vocal ante errores en la transmisión mediante un vocoder a 13 kbit/s incrementándose a 22.8 Kbit/s introduciendo el interlaving, para compensar las perturbaciones en la vía radio y el periodo de guarda introducido en los slot TDMA para obtener la información util, a 33,9 Kbit/s El EFR (Enhanced Full Rate spech) code un código de codificación con algoritmo para compensar y eliminar sonidos metálicos, ecos, cortes de voz emulando la calidad de la telefonía fija.

40 PAG.: 40 El Acceso múltiple por división de frecuencia El Acceso múltiple por división de frecuencia (Frecuency Division Multiple Access o FDMA, del inglés) es una técnica de multiplexación usada en múltiples protocolos de comunicaciones, tanto digitales como analógicos, principalmente de radiofrecuencia, y entre ellos en los teléfonos móviles de redes GSM.multiplexacióndigitalesanalógicosGSM En FDMA, el acceso al medio se realiza dividiendo el espectro disponible en canales, que corresponden a distintos rangos de frecuencia, asignando estos canales a los distintos usuarios y comunicaciones a realizar, sin interferirse entre si. Los usuarios pueden compartir el acceso a estos distintos canales por diferentes métodos como TDMA, CDMA o SDMA, siendo estos protocolos usados indistintamente en los diferentes niveles del modelo OSI.acceso al medioTDMACDMASDMAOSI En algunos sistemas, como GSM, el FDMA se complementa con un mecanismo de cambio de canal según las necesidades de la red lo precisen, conocido en inglés como frequency hopping o "saltos en frecuencia".GSM Su primera aparición en la telefonía móvil fue en los equipos de telecomunicación de Primera Generación (años 1980), siendo de baja calidad de transmisión y una pésima seguridad. La velocidad máxima de transferencia de datos fue 240 baudiosaños 1980baudios Características Tecnología muy experimentada y fácil de implementar. Gestión de recursos rígida y poco apta para flujos de tránsito variable. Requiere duplexor de antena para transmisión dúplex.dúplex Se asignan canales individuales a cada usuario. Los canales son asignados de acuerdo a la demanda. Normalmente FDMA se combina con multiplexing FDD

41 PAG.: 41 Multiplexación por división de frecuencia La multiplexación por división de frecuencia (MDF) o (FDM), del inglés Frequency Division 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 ancha por un solo sistema de transmisión de banda ancha.multiplexaciónanalógicos 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.

42 PAG.: 42 Multiplexación por división de frecuencia 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.fibra ópticadigitalesmultiplexación por división de longitud de onda En la Figura 1 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).multiplexordemultiplexorkHz 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.modulaportadoraosciladorfiltros paso banda 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.demoduladoresfiltros paso bajo

43 PAG.: 43 (TDMA) Acceso múltiple por división de tiempo. (TDMA)TDMA 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.multiplexación 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, multiples 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 telefonía celular empleado en América.La multiplexación por división de tiempo (TDM) permite la transmisión de señales digitales y el Acceso mútliple por división de tiempo (TDMA) es una de las técnicas de TDM más difundidas.D-AMPStelefonía celular

44 PAG.: 44 Múltiplexación por división de tiempo La multiplexación por división de tiempo (MDT) o (TDM), del inglés Time Division Multiplexing, es el tipo de Múltiplexación 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. Figura.- Conjunto multiplexor-demultiplexor por división de tiempo

45 PAG.: 45 Múltiplexación por división de tiempo 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

46 PAG.: 46 Acceso múltiple por división de código La multiplexación por división de código, acceso múltiple por división de código o CDMA (del inglés Code Division Multiple Access) es un término genérico para varios métodos de multiplexación o control de acceso al medio basados en la tecnología de espectro expandido. La traducción del inglés spread spectrum se hace con distintos adjetivos según las fuentes; pueden emplearse indistintamente espectro ensanchado, expandido, difuso o disperso para referirse en todos los casos al mismo concepto. Habitualmente se emplea en comunicaciones inalámbricas (por radiofrecuencia), aunque también puede usarse en sistemas de fibra óptica o de cable.comunicaciones inalámbricasradiofrecuenciafibra óptica

47 PAG.: 47 Introducción: el control de acceso al medio Uno de los problemas a resolver en comunicaciones de datos es cómo repartir entre varios usuarios el uso de un único canal de comunicación o medio de transmisión, para que puedan gestionarse varias comunicaciones al mismo tiempo. Sin un método de organización, aparecerían interferencias que podrían bien resultar molestas, o bien directamente impedir la comunicación. Este concepto se denomina multiplexado o control de acceso al medio, según el contexto. canal de comunicaciónmedio de transmisióninterferenciasmultiplexadocontrol de acceso al medio Para resolverlo, CDMA emplea una tecnología de espectro expandido y un esquema especial de codificación, por el que a cada transmisor se le asigna un código único, escogido de forma que sea ortogonal respecto al del resto; el receptor capta las señales emitidas por todos los transmisores al mismo tiempo, pero gracias al esquema de codificación (que emplea códigos ortogonales entre sí) puede seleccionar la señal de interés si conoce el código empleado.ortogonales Otros esquemas de multiplexación emplean la división en frecuencia (FDMA), en tiempo (TDMA) o en el espacio (SDMA) para alcanzar el mismo objetivo: la separación de las distintas comunicaciones que se estén produciendo en cada momento, y evitar o suprimir las interferencias entre ellas. Los sistemas en uso real (como IS-95 o UMTS) suelen emplear varias de estas estrategias al mismo tiempo para asegurar una mejor comunicación.FDMATDMASDMAIS-95UMTS IS-95 y CDMA2000IS-95CDMA2000 El término CDMA, sin embargo, 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.telefonía móvilQualcommTIAIS-95CDMA2000

48 PAG.: 48 Ejemplo CDMA Una analogía posible para el problema del acceso múltiple sería una habitación (que representaría el canal) en la que varias personas desean hablar al mismo tiempo. Si varias personas hablan a la vez, se producirán interferencias y se hará difícil la comprensión. Para evitar o reducir el problema, podrían hablar por turnos (estrategia de división por tiempo), hablar unos en tonos más agudos y otros más graves de forma que sus voces se distinguieran (división por frecuencia), dirigir sus voces en distintas direcciones de la habitación (división espacial) o hablar en idiomas distintos (división por código, el objeto de este artículo): como en CDMA, sólo las personas que conocen el código (es decir, el "idioma") pueden entenderlo.canalinterferenciasdivisión por tiempodivisión por frecuenciadivisión espacial La división por código se emplea en múltiples sistemas de comunicación por radiofrecuencia, tanto de telefonía móvil (como IS-95, CDMA2000, FOMA o UMTS), transmisión de datos (WiFi) o navegación por satélite (GPS).telefonía móvil IS-95CDMA2000FOMAUMTSWiFiGPS

49 PAG.: 49 Desarrollo técnicos 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.ancho de bandaespectro expandidoXOR Generación de la señal 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".1bit1 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 rechazo del resto de señales y de las interferencias multi-path (producidas por los distintos rebotes de señal).correlación cruzada En general, en división de código se distinguen dos categorías básicas: CDMA síncrono (mediante códigos ortogonales)CDMA síncrono (mediante códigos ortogonales) CDMA asíncrono (mediante secuencias pseudoaleatorias).CDMA asíncrono (mediante secuencias pseudoaleatorias).

50 PAG.: 50 Métodos de acceso TDD: En este método bidireccional, las transmisiones del enlace ascendente y del descendente son transportadas en la misma banda de frecuencia usando intervalos de tiempo (slots de trama) de forma síncrona. Así las ranuras de tiempo en un canal físico se asignan para los flujos de datos de transmisión y de recepción. FDD: Los enlaces de las transmisiones de subida (uplink) y de bajada (downlink) emplean dos bandas de frecuencia separadas para este método a dos caras. Un par de bandas de frecuencia con una separación especificada se asigna para cada enlace. Puesto que diversas regiones tienen diversos esquemas de asignación de la frecuencia, la capacidad de funcionar en modo de FDD o TDD permite la utilización eficiente del espectro disponible. Funcionamiento de TDD

51 PAG.: 51 GSM BandaNombreCanalesUplink (MHz)Downlink (MHz)Notas GSM , ,0869, ,0Usada en los EE.UU., Sudamérica y Asia.EE.UU.SudaméricaAsia GSM 900 P-GSM , ,0935, ,0La banda con que nació GSM en Europa y la más extendida E-GSM , ,0925, ,0E-GSM, extensión de GSM 900 R-GSM 900n/a876, ,0921, ,0GSM ferroviario (GSM-R).GSM-R GSM , ,01805, ,0 GSM , ,01930, ,0 Usada en Norteamérica, incompatible con GSM-1800 por solapamiento de bandasNorteamérica Frecuencias El interfaz de radio de GSM se ha implementado en diferentes bandas de frecuencia, por asuntos legales de disponibilidad de frecuencias no asignadas.

52 PAG.: 52 Arquitectura de una red GSM 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). MSC, Centro de conmutación de servicios móviles. Su función interconectar usuarios de la red fija (RTB,RDSI, IBERPAC…)con los móviles o de estos entre si; mantiene la base de datos para tratar las peticiones de llamadas de los abonados. Además, los MSC están conectados a otros sistemas que realizan diversas funciones. Por ejemplo, el AUC (authentication user center, centro de autentificación del usuario) se encarga del cifrado de las señales y de la identificación de usuarios dentro del sistema; el EIR (equipment identification register, registro de identificación de equipo) guarda listas de permiso de acceso al terminal, al que identifica unívocamente mediante su número de serie o IMEI, para evitar que los terminales robados y denunciados puedan usar la red; los SMSCs o centros de mensajes cortos; y así varios sistemas más, entre los que se incluyen los de gestión, mantenimiento, prueba, tarificación y el conjunto de transcodificadores necesarios para poder transferir las llamadas entre los diferentes tipos de red (fija y diferentes estándares de móvil). 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 enrruta la llamada o da un mensaje de error.

53 PAG.: 53 Arquitectura de una red GSM I 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). El OMC Centro de operaciones y mantenimiento para realizar las operaciones y mantenimiento del sistema, estableciendo los procedimientos de comunicación. El MS estación móvil, es el terminal usuario/teléfono móvil que se comunica con la red a través de un interfaz de radio. La BTS estación transceptora de base, contiene los transmisores y receptores para cubrir una determinada área geográfica (una o mas células). El BTC controlador de estación base para coordinar la transferencia de llamadas entre distintas BTS, para mantener la continuidad y potencia con que se emite evitando interferencias ahorrando baterías.

54 PAG.: 54 Arquitectura de una red GSM II Capa de radio y control de radio: subsistema de estaciones base o BSS División en celdas: estaciones base o BS 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.coberturaSDMA

55 PAG.: 55 Equipos usados Siemens Base Station (BS) La Base Transceiver Stations es una gama modular de productos BTS, basada en los mismos componentes de hardware: Para operaciones de interior (indoor): Siemens BS 20 (D900, D900R,D1800): Un máximo de 2 portadoras por bastidor, da servicio a 2 celdas con un máximo de 2 portadoras por celda. Siemens BS 60 (D900, D900R,D1800, D1900): max 6 carrier per rack, Un máximo de 6 portadoras por bastidor, da servicio a 3 celdas con un máximo de 6 portadoras por celda. Para operaciones de exterior (outdoor): Siemens BS 21 (D900, D900R, D1800,D1900): Un máximo de 2 portadoras por bastidor, da servicio a 2 celdas con un máximo de 2 portadoras por celda. Siemens BS 22 (D900, D1800): Un máximo de 2 portadoras por bastidor, da servicio a 2 celdas con un máximo de 2 portadoras por celda. Siemens BS 61 (D900, D900R, D1800, D1900): Un máximo de 6 portadoras por bastidor, da servicio a 3 celdas con un máximo de 6 portadoras por celda. Para operaciones de interiores y exterior (indoor y outdoor): Siemens BS 11 (D900, D1800): Un máximo de 2 portadoras por bastidor, da servicio a 2 celdas con un máximo de 2 portadoras por celda.

56 PAG.: 56 Arquitectura de una red GSM III 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 orografía 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 emiten megawatios, un valor casi despreciable) y de hecho siempre emiten al 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).FM

57 PAG.: 57 Arquitectura de una red GSM IV 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 Division 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. Trama TDMA 8*0.577ms.=4.616ms Ráfaga 270.4Kbit/s*.577ms=156.25bit FCCHSCHBCCHPCHRACHAGCH INTERFAZ AIRE Como cada portadora es compartida por 8 intervalos de tiempo (Time Slots, TSs),

58 PAG.: 58 Arquitectura de una red GSM V Handover: el controlador de estaciones base o BSCHandover 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 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 permite hablar aunque el usuario se desplace.handover Este proceso también puede darse si la estación más cercana al usuario se encuentra saturada es decir, si todos los canales asignados a la BS están 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.

59 PAG.: 59 Arquitectura de una red GSM VI Soft-Handover: En este caso, durante el proceso de traspaso el móvil estará conectado mediante un canal a la BS origen y mediante otro canal a la BS destino. Durante dicho proceso, la transmisión se realiza en paralelo por los dos canales, es decir, no se produce interrupción del enlace. Con dicho sistema se asegura una conexión con la estación base de la nueva celda antes de cortar con la conexión antigua. Éste es el sistema que proporciona mucha fiabilidad, a pesar de tener, por el contrario, una difícil implementación (sólo en CDMA ONE ).CDMA ONE Handover Blando

60 PAG.: 60 Arquitectura de una red GSM VII Hard-Handover: Antes del proceso de traspaso, el móvil está conectado a su estación base origen. Durante el proceso de Handover, se desconecta de ésta y durante un tiempo (del orden de milisegundos) no está conectado a ninguna otra BS. Mediante este procedimiento, se usa por lo tanto, un solo canal. De éste modo la conexión con la BS original se corta antes de realizar la nueva conexión a la nueva BS. Es el método más utilizando (por ejemplo en GSM) a pesar de ser menos fiable que el caso ya explicado, soft-handover (Handover blando).GSM Fundamentalmente, se usa hard handover en FDMA y TDMA cuando se usan diferentes rangos de frecuencias en canales adyacentes para minimizar las interferencias de canal. De esta forma MS se mueve de la una BS a otra BS, ya que es imposible la comunicación con amabas BS (desde diferentes frecuencias).FDMATDMA Handover Duro

61 PAG.: 61 Actualización de la Posición Tipos de actualización de localización Si ambas células pertenecen al mismo controlador de la BTC, que almacena la ubicación del terminal se esta realizando una actualización Intra-VLR. Será Inter-VLR cuando la localización es algo mas compleja e implica un procedimiento mas complicado.

62 PAG.: 62 Hand over (Resumen) En cualquiera de los casos que se requiera un handover, la decisión de realizar dicho handover corresponde a la BSC que controla en estos momentos la llamada. En función de la célula destino, el handover puede ser: intracelular, cuando sólo se hace un cambio de frecuencia dentro de la misma célula; intra BSC, cuando las células origen y destino del handover los controla el mismo BSC; inter BSS, intra MSC, cuando además de cambiar de célula, también se cambia de BSC, siempre con el control de una misma MSC; e, inter MSC, cuando las células origen y destino dependen de MSCs diferentes.

63 PAG.: 63 Protocolos de Handover Existen cuatro protocolos de handover (o handoff) basicos; Network-Controlled Handoff (NCHO), Mobile-Assisted Handoff (MAHO), Soft Handoff (SHO), and Mobile-Controlled Handoff (MBHO). La tendencia de NCHO a MCHO es descentralizar el proceso de decisión del handover, logrando así tiempos de retardo menores pero también perdemos información disponible para realizar la decisión. En resumen, encontramos estos mecanismos: 1. Network-Controlled Handoff: NCHO es un protocolo centralizado donde la decisión de traspaso la toma la red a partir de medidas sobre la señal de un dispositivo móvil, recibida en las diferentes estaciones base. Si la señal recibida en la celda actual es peor que la recibida en una celda vecina la red toma la decisión de traspaso. En los mecanismos habituales, el retardo oscila entre 100 y 200 ms que producen una sensación de interrupción notable en la comunicación. Sin embargo el retardo de éste mecanismo oscila entre los 5 y 10 segundos. Este tipo de handover no es adecuado para enlaces con condiciones variables y una gran carga de usuarios. NCHO se uso en las primeros sistemas analógicos como AMPS.AMPS 2. Mobile-Assisted Handoff: MAHO es un mecanismo que distribuye el proceso de decisión de traspaso. El terminal móvil hace medidas y el Mobile Switching Centre (MSC) toma la decisión de traspaso. Comparado con NCHO éste mecanismo tiene un control más distribuido, de este modo reduce el retardo total que normalmente se encuentra aproximadamente en 1 segundo.Mobile Switching Centre 3. 'Soft Handoff: SHO se suele usar con MAHO. En el transcurso del handoff se establece una nueva conexión intermedia entre el terminal móvil y la nueva estación base, manteniendo la conexión con la anterior, hasta que la señal recibida en la nueva BS sea estable. Entonces se libera la anterior. Este mecanismo hace que se mantenga la continuidad a costa de ocupar recursos del sistema (ya que durante un tiempo una misma llamada ocupa dos conexiones). 4. Mobile-Controlled Handoff: frente a NCHO, es el terminal móvil el que tiene todo el control sobre el proceso de decisión en MCHO. El terminal móvil mide constantemente la calidad de señal de las BS que le envuelven. El terminal decidirá el traspaso, si se supera un umbral dado. MCHO es el grado máximo de descentralización del control de decisión cosa que comporta unas cotas muy bajas de retardo (entrono a los 100ms).

64 PAG.: 64 Roaming Desde el punto de vista administrativo, deben resolverse asuntos como la tarificación, cobros, acuerdos de suscripción, etc. entre operadores. Otros temas se necesitan simplemente para que el roaming sea posible, tal como la transferencia de datos de localización entre redes o la existencia de un único interfaz de acceso.

65 PAG.: 65 Señalización Además del uso para llamadas del espectro radioeléctrico, se reserva 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. 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:

66 PAG.: 66 Señalización I Canales de Control Comunes Según sus funciones, existen cuatro tipos de canales de control. El Canal de Control de Difusión (BCCH, Broadcast Control Channel), es un canal unidireccional en sentido red a móvil. Se utiliza para difundir información del sistema. Incluye información específica de la célula e información relativa a células vecinas, que se utiliza para orientar al móvil en la red de radio. El Canal de Búsqueda (PCH, Paging Channel) es un canal unidireccional en sentido red a móvil que se utiliza para «buscar» al móvil (llamadas terminadas). El Canal de Acceso Aleatorio (RACH, Random Access Channel) es un canal unidireccional con sentido móvil a red que se utiliza por las estaciones móviles para acceder a dicha red. El Canal de Acceso Garantizado (AGCH, Access Grant Channel) es un canal unidireccional en sentido red a móvil, utilizado por la red para asignar un canal dedicado de control tras un acceso aleatorio exitoso.

67 PAG.: 67 Señalización II Canales de Control Dedicados Los canales de control dedicados se asignan a una única estación móvil para comunicación punto a punto con la red. Pueden ser canales de control autónomos (stand alone control channeis) o asociados a otro canal dedicado. Los canales definidos son: El Canal de Control Dedicado Autónomo (SDCCH, Stand alone Dedicated Control Channel), que es un canal de control independiente. El Canal de Control Asociado Lento (SACCH, Slow Associated Control Channel), siempre asociado a un canal de tráfico (TCH, Traffic Channel) o un SDCCH. Se utiliza en particular para transmitir información variable de las condiciones de la interfaz radio, por ejemplo, control de potencia, medida de calidad, etc. El Canal de Control Asociado Rápido (FACCH, Fast Associated Control Channel) se asocia a un canal de tráfico y se consigue *robando» tramas, que se identifican por un "flag».

68 PAG.: 68 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: Enrrutar 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). La función principal del NSS es gestionar las comunicaciones entre los usuarios GSM y los usuarios de otras redes de telecomunicación.

69 PAG.: 69 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. 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.

70 PAG.: 70 La estación móvil La estación móvil suele representar el único elemento del sistema que el usuario llega a ver. Además de las funciones básicas de radio y de proceso necesarias para acceder a la red a través de la interfaz radio, una estación móvil debe ofrecer un interfaz al usuario (tal como micrófono, altavoz, pantalla y teclado). Un aspecto fundamental de la estación móvil GSM, que la diferencia de las estaciones móviles del resto de sistemas, es el concepto de "módulo de usuario» o SIM (Subscriber Identity Module). Sus funcionalidades, almacenar información, contiene toda la información referente al usuario.

71 PAG.: 71 La estación móvil I Además, los MSC están conectados a otros sistemas que realizan diversas funciones. Por ejemplo, el AUC (authentication user center, centro de autentificación del usuario) se encarga del cifrado de las señales y de la identificación de usuarios dentro del sistema; el EIR (equipment identification register, registro de identificación de equipo) guarda listas de permiso de acceso al terminal, al que identifica unívocamente mediante su número de serie o IMEI, para evitar que los terminales robados y denunciados puedan usar la red; los SMSCs o centros de mensajes cortos; y así varios sistemas más, entre los que se incluyen los de gestión, mantenimiento, prueba, tarificación y el conjunto de transcodificadores necesarios para poder transferir las llamadas entre los diferentes tipos de red (fija y diferentes estándares de móvil).

72 PAG.: 72 Autentificación El primer método de autenticación que se implementa en GSM es el código PIN necesario para tener acceso a la tarjeta SIM. No obstante, el nivel de protección ofrecido por este sistema no es lo suficientemente seguro. Otro método que tiene GSM de señalización que se produce entre esta última y la tarjeta SIM del cliente. El método se basa en una secuencia aleatoria de números, denominada RAND en las especificaciones; una clave de seguridad kj que está grabada en la tarjeta SIM del cliente y en el centro de autenticación de la red, de forma que nadie tiene, en principio, acceso a esta clave única para cada cliente; y, en un algoritmo, denominado A3 en las especificaciones, y que calcula una supuesta respuesta a partir de RAND y kj.

73 PAG.: 73 Ejemplo código de funciones Identificación de llamada (CALLER ID) Activación de envío u ocultación del número al realizar o recibir una llamada. Estos códigos dependen de la habilitación del servicio por parte de la proveedora del mismo Al realizar una llamada: Activar: *31# [SEND] Cancelar: #31# [SEND] Estado: *#31# [SEND] Al recibir Activar: *30# [SEND] Cancelar: #30# [SEND] Estado: *#30# [SEND] Temporal (solo para una llamada) No mostrar: #31#NUMERO [SEND] Mostrar: *31#NUMERO [SEND] Mostrar el código IMEI del teléfonoIMEI Marcar *#06#

74 PAG.: 74 Equipos GSM Ericsson RBS 884, RBS 2000, Siemens D900, BS 40/41, BS240/241, BS 242, NB- 341, NB-440/441

75 PAG.: 75 Equipos Ericsson RBS 2000 La familia de estaciones base GSM RBS 2000 està preparada para servicios de datos GSM, incluyendo EDGE, General Packet Radio Services (GPRS), High Speed Circuit Data (HSCSD) y 14.4 kbps timeslots. RBS2106 (Exteriores)/ RBS2206 (Interiores) – Macro-BTS Principales características Seis unidades de doble portadora (dTRU) con un total de 12 portadoras por estación base. Filtrado y combinación híbrida en uno dos o tres bastidores Excelente rendimiento RF "Frequency hopping" sintetizado y en banda base Capacidad para 12 portadoras EDGE en todos los timeslots Soporta GSM 800, 900, 1800 y 1900 MHz Rango de cobertura extendido kilómetros Soporte Duplexer y TMA en todas las configuraciones Cuatro puertos de transmisión admitiendo hasta 8 Mbps Con opción de equipos de transmisión incorporados Listo para el Sistema de Posicionamiento Global (GPS)

76 PAG.: 76 Repetidor celular Un repetidor celular o amplificador de señal celular inalámbrico, llamado amplificador bidireccional (o BDA) en la industria de telecomunicaciones inalámbricas, es un dispositivo usado para levantar la señal de teléfonos celulares en el área local con el uso de una antena de recepción, un amplificador de señal y una antena de redispersión interna. Son similares a las torres celulares usadas por los proveedores, pero mucho más pequeñas, usualmente para el uso sobre una sola construcción. Los repetidores modernos funcionan redispersando la señal dentro de la construcciónamplificador bidireccionaltelecomunicaciones inalámbricas antena

77 PAG.: 77 Efectos de las comunicaciones móviles sobre la salud Efectos dañinos de la telefonía móvil sobre la salud, publicados en revistas especializadas.

78 PAG.: 78 UMTS 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. España, dentro del marco europeo, ha sido uno de los países pioneros en tecnología UMTS y ha sido uno de los primeros países en lanzar el servicio, situándose por delante de países como Alemania y Reino Unido, en los que esta tecnología salió al mercado con más de un año de retraso respecto a España. En España, el 13 de marzo del año 2000 se adjudicaron las 4 licencias UMTS disponibles a las operadoras Telefónica Móviles (Movistar), Airtel (actualmente Vodafone), Amena (actualmente Orange) y al consorcio Xfera (más conocido como Yoigo).Telefónica Móviles (Movistar)Airtel (actualmente Vodafone)Amena (actualmente Orange)Xfera (más conocido como Yoigo). Arquitectura general de una red UMTS

79 PAG.: 79 Características UMTS permite introducir muchos más usuarios a la red global del sistema, y además permite incrementar la velocidad a 2 Mbps por usuario móvil. 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 desde IS-95 y TDMA. ITU es la encargada de establecer el estándar para que todas las redes 3G sean compatibles.3GPP (3rd Generation Partnership Project) ETSI (Europa)ARIB/TIC (Japón)ANSI T-1 (USA)TTA (Korea)CWTS (China)IS-95TDMAITU3G UMTS ofrece los siguiente 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 tarificaciónroaming internacional 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.Internet 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.segunda generación móvil (2G)velocidades de transmisión de datosprotocolo de Internet (IP)banda ancha

80 PAG.: 80 Arquitectura La estructura de redes UMTS esta 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.subredes 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.W- CDMAUMTS Terrestrial Radio Access (UTRA)tiempo duplex (TDD)frecuencia duplex (FDD) Una red UMTS se compone de los siguientes elementos:

81 PAG.: 81 Arquitectura I 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.

82 PAG.: 82 Arquitectura II 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 esta 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).velocidades de transmisiónCore NetworkUTRAN (Acceso Universal Radioeléctrico Terrestre)redes de radio (RNS)RNSRNC Controlador de la red de radio (RNC)BTS (Estación Base Transmisora)

83 PAG.: 83 Asignación de espectro para sistemas UMTS Asignación de frecuencias según técnicas utilizadas para UMTS en el interfaz radio. Para la operación FDD han sido asignadas dos bandas pareadas de 60 MHz ( MHz para sentido ascendente y MHz para sentido descendente), lo que supone un total de 12 pares de portadoras de 5 MHz. Para la operación TDD en Europa se han asignado dos bandas que en total suman 25 MHz ( y MHz), lo que supone un total de 5 portadoras de 5 MHz (existen 10 MHz adicionales en la banda que están reservados para operación TDD sin licencia). En 1992, la Conferencia Mundial de Radio (WRC-92) identificó las bandas de frecuencias de MHz y MHz para los futuros sistemas IMT- 2000, destinando las bandas de MHz y MHz para la parte satelital de estos sistemas.

84 PAG.: 84 Red UTRAN Diversos tipos de células para el interfaz radio según la distancia a cubrir: En una red basada en tecnología CDMA dichos factores guardan una relación inversa, de manera que cuanto mayor es el área a cubrir, menor es la velocidad que puede ofrecerse a los usuarios. Macrocélula. Microcélula. Picocélula Estructura celular jerárquica para el despliegue de UMTS Arquitectura de la red de acceso radio terrestre (UTRAN )

85 PAG.: 85 Infraestructura de transmisión y topología de la red de acceso Uno de los principales tipos de interfaces a utilizar en la fase inicial de despliegue de UMTS pueden ser las interfaces PDH. En particular, para células con poco tráfico, cabe la posibilidad de pensar en la utilización de interfaces E1 (2048 kbit/s) explotados en ATM. Si el tráfico en la célula es mayor o consta de varios sectores (un Nodo-B puede manejar hasta seis sectores), cabe pensar en la utilización de la siguiente interfaz en la jerarquía PDH, la interfaz E3 (34 Mbit/s). Sin embargo, es muy posible que la capacidad de esta interfaz sea demasiado elevada en la mayoría de los casos. En caso de necesitar interfaces ATM de mayor capacidad, es posible recurrir al empleo de interfaces ATM sobre SDH. Así, por ejemplo, una posibilidad es el empleo de interfaces STM-1 (155 Mbit/s) no canalizados. La necesidad de este tipo de interfaces puede aparecer conforme va aumentando el grado de concentración de tráfico en la red de interconexión entre Nodos-B y RNCs, así como para la conexión de estos con el núcleo de red (interfaz Iu). En cuanto a la topología de la red de acceso, a la hora de interconectar los Nodos-B con los RNCs, así como éstos al núcleo de red (MSC/SGSN), es posible considerar varias alternativas. En la Figura se representan algunas de las configuraciones más habituales utilizadas en redes celulares. Topologías de red de acceso UMTS

86 PAG.: 86 Arquitectura III 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.(USIM)tarjeta SIM 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.UUIU

87 PAG.: 87 Ejemplo de conexión UMTS 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).RNCUTRANnúcleo de la redMSC (Mobile services Switching Center)GGSN (Gateway GPRS Support Node)

88 PAG.: 88 Diferencias entre GSM y UMTS El sistema GSM funciona por TDMA, es decir, se divide el tiempo en slots y a cada usuario se le asigna un slot, es decir, un espacio de tiempo por el que se puede transmitir los datos. Por lo tanto se comparte cada canal por un número determinado de usuarios.TDMA El sistema UMTS es un sistema (WCDMA) acceso múltiple por división de código de banda ancha. En este sistema no hay slots temporales como en GPRS. Todos los usuarios transmiten a la vez por el canal, pero las señales de cada usuario están codificadas con un código único de tal forma, que pese a que podemos pensar que se forma una señal indescifrable al utilizar las mismas frecuencias a la vez, no es así, pues la estación base es capaz de decodificar y volver a separar perfectamente cada una de las comunicaciones recibidas de los distintos usuarios. Esto, evidentemente, implica un aprovechamiento mucho más alto del canal, al no compartirlo en tiempo.WCDMA

89 PAG.: 89 W-CDMA Ancha de acceso múltiple por división de código W-CDMA - la tecnología de radio de UMTS - es una parte de la UIT familia IMT-2000 de Normas de la 3G. Ambos dúplex por división de frecuencia (FDD) y Time División Duplex (TDD) variantes son compatibles. W-CDMA es una extensión técnica de modulación de espectro, que utiliza un ancho de banda de canales que es mucho mayor que el de los datos a transferir. En lugar de cada conexión que se concedió una banda de frecuencias dedicadas sólo lo suficientemente amplia como para dar cabida a su máxima velocidad de datos previstas, W-CDMA canales comparten una banda mucho mayor. La técnica de modulación codifica cada canal de tal manera que un decodificador, conocer el código, puede seleccionar la señal deseada de otras señales usando la misma banda, que sólo aparecen como mucho ruido. UMTS utiliza una red de base de derivados de que el GSM, garantizando la compatibilidad con versiones anteriores de los servicios y permitiendo una transición continuada entre la tecnología de acceso GSM y CDMA, W. W-CDMA representa un avance importante en la evolución de GSM y se ha convertido en el fundamento sobre el que más rápido y más eficiente espectralmente tecnologías se están construyendo a partir de normas y especificaciones 3GPP trabajo. Desde 2006, las redes UMTS, en muchos países se han o se están acondicionadas con Paquete de Acceso de Alta Velocidad (HSPA), a veces conocida como 3.5G.

90 PAG.: 90 Adecuación a los servicios considerados Como se ha comentado, las prestaciones de UMTS están determinadas por el tipo de entorno geográfico (urbano, suburbano, rural) y el grado de movilidad. Las tasas máximas de usuario disponibles son de 144 kbit/, 384 kbit/s y 2048 kbit/s según el tipo de célula considerado (macrocélulas, microcélulas y picocélulas). A ello ha de sumarse el hecho de que el número de portadoras disponibles es reducido y que la capacidad agregada de cada una de ellas es, en el mejor de los casos, de 2048 kbit/s.

91 PAG.: 91 Tasas de bit y alcances máximos Cabe señalar que la capacidad máxima agregada disponible en una célula UMTS con una portadora de 5 MHz está en torno a los 2 Mbit/s, si bien en el caso general no cabe esperar más de 1,2 Mbit/s, de manera puntual y en entornos reducidos (en picocélulas) Tasa de bit por usuario Nº máximo de usuarios simultáneos por portadora y sector Distancia máxima a la estación base 8 kbit/s 256 4,7 km 144 kbit/s 14 3 km 384 kbit/s 5 1,9 km 2048 kbit/s 1 0,4 km Capacidad y alcance típicos de UMTS (una célula UMTS puede tener hasta seis sectores)

92 PAG.: 92 Calidad de servicio Los sistemas UMTS están llamados a soportar una amplia gama de servicios con requisitos de calidad muy variados. Con objeto de proporcionar la calidad de servicio (QoS) adecuada en cada caso, las especificaciones definen un modelo que parte de la consideración de cuatro clases de tráfico: Conversacional. Se encuadran las comunicaciones de audio y vídeo en tiempo real entre personas. Este tipo se caracteriza por exigir un retardo extremo a extremo muy reducido Ejemplos de aplicaciones conversacionales son la telefonía, la videotelefonía o la videoconferencia. Streaming (afluente). Se permiten a los usuarios la descarga de contenidos multimedia (audio y videoclips) para su reproducción on line, con una sensación que, sin serlo, se aproxima a la de tiempo real. El hecho de que la transferencia de información sea unidireccional permite retrasar el instante de inicio de la reproducción posibilitando el empleo de buffers relativamente grandes en el extremo receptor para absorber las fluctuaciones de retardo. Interactivo. Este tráfico engloba las aplicaciones de acceso remoto a información en la modalidad online, donde el usuario (o una máquina) envía peticiones hacia el equipo remoto esperando que éste le devuelva las respuestas en un tiempo razonablemente reducido. Ejemplos son la navegación web, los juegos interactivos, las consultas a bases de datos o el acceso remoto a ordenadores (telnet). Background (diferible). Da cabida a un número considerable de aplicaciones de datos en las que el usuario no exige una respuesta inmediata por parte de la red, admitiendo retardos que oscilan desde unos pocos segundos hasta incluso varios minutos. Ejemplo de tales aplicaciones son el correo electrónico o la descarga de ficheros, por citar algunas.

93 PAG.: 93 Servicio modo Paquetes. Distribución de TV. Para ofrecer una calidad similar a la de la TV convencional, la única opción posible sería el empleo del códec MPEG-2 a la máxima tasa de bit disponible en UMTS (2 Mbit/s). Esto sólo sería factible en entornos de picocélulas, a costa de consumir una portadora completa por canal de TV. Como alternativa se podría recurrir al empleo del códec MPEG-4 con tasas de bit menores, a costa de una degradación notable de calidad. Puede concluirse en definitiva que, debido a las limitaciones de ancho de banda disponible, UMTS no es una tecnología adecuada para la distribución de TV. Tasa de bit requerida por los principales códecs de video.

94 PAG.: 94 Niveles de radiación electromagnética La recomendación europea de 12 de julio de 1999, (1999/519/EC ) Sistema Intensidad de campo eléctrico (V/m) Intensidad de campo magnético (A/m) Densidad de potencia equivalente de onda plana (W/m2) GSM ,25 0,11 4,5 GSM ,33 0,16 9 UMTS 61 0,16 10 Niveles de radiación de sistemas de telefonía móvil

95 PAG.: 95 Equipos para UMTS Nokia DE 21, DE 34, Insite, Metrosite, Ultrasite, W-CDMA, Supreme, Optima Alcatel Evolium, Lucent Flexent, BCF 2000 & One BTS Nortel S8000, S12000, S2000L & S2000H Motorola CDMA 20001X, CDMA 20001X-EV, Aspira 3G, Horizon, M-Cell, Arena

96 PAG.: 96 Telefonía movil FIN Realizada por: ASM© 2009


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