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2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 1 EL ACCESO RADIO CELULAR LAS COMUNICACIONES MÓVILES Módulo 1: Comunicaciones móviles, GSM,

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1 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 1 EL ACCESO RADIO CELULAR LAS COMUNICACIONES MÓVILES Módulo 1: Comunicaciones móviles, GSM, GPRS y EDGE Universidad del AZUAY Maestría en Telemática Cuenca, Ecuador

2 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 2 PRINCIPIOS DE RADIO CELULAR SERVICIO CELULAR –COBERTURA TOTAL Y SIN FRONTERAS –GRAN NUMERO DE USUARIOS PROBLEMAS FUNDAMENTALES –LOGRAR COBERTURA DE RADIO –NUMERO DE CANALES LIMITADO

3 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 3 PRINCIPIOS DE RADIO CELULAR PROBLEMAS DE LAS REDES MOVILES –Interferencia debido a la estructura celular –Limitación/escasez del espectro –Calidad fluctuante de los enlaces de radio –Punto de acceso desconocido y variable en el tiempo –Manejo de la movilidad, aún durante una comunicación

4 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 4 PRINCIPIOS DE RADIO CELULAR ATRIBUTOS NECESARIOS – Agilidad de frecuencia en el terminal –Distribución continua de radiobases de manera que la unidad móvil siempre opere con niveles aceptables de señal de radio. –Servicio de roaming para tener servicio continuo cuando el móvil se mueve por diferentes áreas de servicio. –Red fija celular integrada que maneja todas estas operaciones.

5 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 5 Arquitectura básica

6 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 6 Celda de radio RADIOBASE LINEAS AL MSC ESTACION MOVIL DISTANCIA DE OPERACION RADIO PLANEADO DE CELDA RANGO DE LA CELDA - Rmax área de cobertura TRAYECTO DIRECTO TRAYECTO INVERSO CANALES DE VOZ O DE CONTROL CELDA DE RADIO

7 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 7 Cobertura de la celda COBERTURA IRREGULAR RBS COBERTURA IDEAL COBERTURA REAL

8 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 8 PRINCIPIOS DE RADIO CELULAR REGION DE OVERLAP RADIOBASE

9 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 9 PRINCIPIOS DE RADIO CELULAR radio R 60 º 120º Los hexágonos pueden ser alineados lado a lado, dando cobertura continua. Aparece el concepto de sectorización, ver los ángulos de 60º o 120º, con seis y tres sectores, respectivamente. Una antena direccional, va a producir esta sectorización. Los hexágonos pueden ser dispuestos en clusters o grupos de celdas.

10 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 10 PRINCIPIOS DE RADIO CELULAR Cluster de 3 celdas Cluster de 4 celdas Cluster de 7 celdas Los puntos negros son radiobases Cobertura irregular real

11 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 11 PRINCIPIOS DE RADIO CELULAR Temas del agrupamiento de celdas –Se necesitan otras frecuencias en las celdas adyacentes –Manejo de la región de overlap entre celdas –Reuso de la misma frecuencia en el patrón de celdas. –Tamaño de celdas necesita ser modificado para cubrir demanda de usuarios.

12 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 12 PRINCIPIOS DE RADIO CELULAR 1- Grupos de frecuencias A, B, C,...,G Si hay un total de 210 canales, se asignan sólo 30 canales por celda. 2- Distancia media de reuso: D/R= (3N)^1/2 Distancia de reuso D A B C D E F G A B C D E F G R

13 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 13 PRINCIPIOS DE RADIO CELULAR CONCEPTOS BASICOS COMUNES A TODO SISTEMA DE RADIO –Plan de frecuencias –Control de la interferencia cocanal CONCEPTO DIFERENTE –Las radiobases están interconectadas para formar sistema con cobertura continua.

14 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 14 PRINCIPIOS DE RADIO CELULAR PROPIEDADES DEL SISTEMA CELULAR –Ubicación del móvil El móvil se registra periódicamente en la radiobase más cercana (con señal más fuerte). La red mantiene registro de la ubicación del móvil –Handoff durante la llamada Cuando el móvil se mueve fuera de la cobertura de una celda, el sistema define a que otra celda debe pasar para continuar la conversación.

15 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 15 PRINCIPIOS DE RADIO CELULAR RED FIJA CELULAR –Conecta todas las radiobases para señales de comunicación y mensajes a y de los usuarios. –Provee centros de conmutación para dirigir el tráfico en la red. (MSC) –Provee registros de datos de los usuarios. (HLR, VLR) –Provee conexión con la red telefónica fija. (PSTN) –Provee soporte de operaciones y mantenimiento. (OMC)

16 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 16 PRINCIPIOS DE RADIO CELULAR BSC1 MSC BSCn BS1 BS2 VLR HLR EIR AuC PSTN OMC BSk RED CELULAR FIJA

17 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 17 PRINCIPIOS DE RADIO CELULAR PROPAGACION CELULAR –Nivel de señal medio Espacio libre L = log f + 20 log d En medio celular L = 40 log d - 20 log hT hR (tierra plana MHz) –para d y h en metros –Propagación real Irregularidades de la superficie Obstáculos en la línea de vista, edificios y árboles, áreas montañosas. L = 40 log d - 20 log hT hR + beta

18 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 18 PRINCIPIOS DE RADIO CELULAR PROPAGACION CELULAR –Fórmula empírica de Okumura-Hata Hay variantes para zonas urbanas, suburbanas y rurales Lu (dB) = 69, ,16log 10 f - 13,82log 10 hb - - A(hm) + (44,9 - 6,55log 10 hb)log 10 d El factor de corrección A(hm) depende también del tamaño de ciudad: p.ej. para ciudades de gran tamaño: A(hm) = 3,2[log 10 (11,75hm)] 2 - 4,97 si f > 200 MHz

19 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 19 Propagación

20 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 20 PRINCIPIOS DE RADIO CELULAR PROPAGACION CELULAR EN EL INTERIOR DE EDIFICIOS –Fórmula empírica de Motley Se basa en una pérdida en el punto de referencia a la que se le suman un factor proporcional a la distancia y parámetros de pérdida por atravesar muros, pisos y techos –Otro método empírico Directamente, se mide la señal en el exterior y en el interior –Método Exacto Requieren una base de datos geográfica exacta Resolución de las ecuaciones de Maxwell o Trazado de rayos (ray tracing)

21 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 21 PRINCIPIOS DE RADIO CELULAR PROPAGACION CELULAR –Multitrayectos (dispersión y reflexión en obstáculos) Banda angosta (no es selectiva en frecuencia) Banda ancha (selectiva en frecuencia) –Efecto Doppler fD = v/lambda –a 60 km/h y 900 MHz, fD = 53 Hz

22 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 22 PRINCIPIOS DE RADIO CELULAR PROPAGACION CELULAR –Los fenómenos de propagación móvil son muy difíciles de analizar, sobre todo en ambientes urbanos y en el interior de edificios. –Los modelos de predicción son de tipo estadístico o de tipo exacto (estos últimos muy difíciles de aplicar) –Finalmente, los modelos se ajustan por mediciones sobre el terreno

23 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 23 SISTEMAS CELULARES METODOS DE ACCESO

24 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 24 Definiciones En un sistema móvil, el acceso de los terminales a los recursos (canales radio) debe ser necesariamente compartido. Imposible reservar un canal a cada usuario, sobre cada sitio del sistema Definición de: –el método de repartición de la banda de frecuencia en canales y –los protocolos para acceder a los canales

25 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 25 Asignación de canales Tres etapas: –Se reparte el espectro disponible en varios canales, según un método de acceso múltiple (fijo en el tiempo). –Se asignan los canales a las estaciones base (esto puede ir variando en el mediano plazo). –A cada móvil, se asigna un canal para una comunicación (esto varía en el muy corto plazo).

26 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 26 Etapas en la asignación de recursos Espectro de frecuencias Frecuencias asignadas al sistema Canales a las estaciones Canales Canales a Móviles Regulación Definición método acceso (diseñador) Planificación (Operador) Acceso Aleatorio

27 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 27 Métodos de Acceso Se conocen dos tipos: –Con control centralizado del sistema Se los denomina Métodos de Acceso Múltiple XDMA –Sin control centralizado del sistema Denominados Protocolos de Acceso Aleatorio

28 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 28 Métodos de Acceso Múltiple Se conocen tres: –Repartición o División en frecuencia (FDMA) –Repartición o División en tiempo (TDMA) –Repartición por código (CDMA) A menudo se combinan entre ellos.

29 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 29 Potencia Tiempo Frecuencia Potencia Tiempo Frecuencia Métodos de Acceso Múltiple Potencia Tiempo Frecuencia FDMATDMACDMA

30 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 30 Métodos de Acceso Múltiple Se discute todavía la eficiencia de cada método respecto a capacidad. Límite teórico está dado por teorema de Shanon: –C = B x Log 2 (1+S/R) Para un canal GSM de 200 kHz con S/R=15dB C = x log 2 (1+31,62) = 1006 kbps

31 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 31 Métodos de Duplexado En sistemas bidireccionales (full-duplex): –FDD (Frequency Division Duplex) Se utilizan frecuencias de transmisión diferentes en cada sentido. Util para celdas grandes. Consume frecuencias. –TDD (Time Division Duplex) Se utiliza la misma frecuencia, pero cada extremidad transmite en momentos diferentes. Util para celdas pequeñas. Permite ahorrar ancho de banda.

32 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 32 Métodos de Duplexado Tiempo F1 Móvil/Base F2 Base/Móvil Tiempo F1 M/BB/MM/BB/MM/BB/MM/BB/M FDD TDD

33 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 33 Canales de tráfico y señalización Canales de comunicación: –Canales de Tráfico Utilizados para transportar la información del usuario –Canales de Señalización o de Control Transportan las informaciones del sistema: a) informaciones generales que emite la red hacia los móviles b) comandos intercambiados entre red y móviles –Son canales lógicos diferentes que pueden compartir canales físicos idénticos

34 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 34 Ancho de Banda FDMA –Normalmente es de banda estrecha CDMA –Normalmente es de banda ancha (utiliza toda la banda asignada) TDMA –Puede ser banda estrecha o banda ancha

35 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 35 FDMA Método de acceso múltiple más antiguo Utilizado principalmente en sistemas analógicos Puede funcionar combinado con TDMA en sistemas digitales Cada canal o portadora transporta una llamada

36 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 36 Características FDMA Un circuito único por portadora Transmisión continua Pequeño ancho de banda Baja complejidad del terminal móvil Bajo encabezamiento de transmisión Costo alto de equipos fijos (muchos canales radio) Necesita utilizar duplexor Complejidad del handoff (transmisión continua)

37 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 37 Canales en FDMA Tiempo Frecuencias Circuito de Voz Circuito de Control 1234n1234n Ancho de banda de canal de algunas decenas de kHz

38 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 38 TDMA Primera alternativa a FDMA En sistemas digitales compite con CDMA Mayor capacidad y velocidad de transmisión que FDMA La portadora se divide en N intervalos de tiempo (TS) y puede ser utilizada de manera compartida por N terminales

39 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 39 Características TDMA Varios circuitos por portadora Transmisión por bursts (no continua) Banda ancha (GSM) o banda estrecha (DAMPS) Alta complejidad del terminal móvil Costo bajo de equipos fijos (menos canales radio) No requiere duplexor (se transmite y recibe en TS diferentes) Menor complejidad del Handoff (intervalos inactivos entre TS)

40 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 40 Canales en TDMA Tiempo Frecuencias Voz Control 1234n1234n Ancho de banda de canal de algunas decenas hasta centenas de kHz Voz IT1 IT2IT3IT4 ControlVoz IT1 IT2IT3IT4

41 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 41 Jerarquía temporal típica TS1TS2TSiTSN Trama 1 TS1TSN Trama M Super Trama PreámbuloMensajePostámbulo

42 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 42 Tramas en sistema GSM Trama TDMA (6,15 mseg) MultiTrama de 26 (120 mseg)MultiTrama de 51 (235 mseg) 0i i Supertrama = 26 multitramas de 51 tramas o 51 de 26 (6,12 seg) Hipertrama = 2048 supertramas (3hr 28 m 53 s 760 mseg)

43 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 43 Avance de Tiempo y Tiempo de Guarda en TDMA Uso de TDMA supone que las transmisiones de los móviles están sincronizadas, para evitar superposición de mensajes. Necesidad de tiempo universal. La estación base ajusta el tiempo de emisión de cada móvil.

44 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 44 Avance de Tiempo y Tiempo de Guarda en TDMA Móvil A Móvil B dA/c dB/c Estación Base Interferencia Transmisión sin avance de tiempo

45 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 45 Avance de Tiempo y Tiempo de Guarda en TDMA Móvil A Móvil B dA/c dB/c Estación Base SIN Interferencia Transmisión con avance de tiempo Delta A Delta B

46 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 46 Avance de Tiempo y Tiempo de Guarda en TDMA La estación base determina el avance de tiempo para cada móvil, en función de su distancia (DeltaA = 2dA/c) Para prever variaciones de Delta-i debido a desplazamiento de móviles, se introduce un tiempo de guarda, al principio y al final del IT.

47 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 47 Sincronismo del móvil en TDMA Móvil Estación Base a=d/c delta Mensaje de asignación de canal (Delta, etc) Mensaje de acceso Mensaje de tráfico t tEl móvil recibe el valor de delta

48 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 48 CDMA Basada sobre técnica de Spread Spectrum Espectro expandido: transmisión donde los datos ocupan un ancho de banda mayor que el necesario, por ejemplo, en FDMA o TDMA. Para expandir el espectro, se inserta en transmisión un código independiente de la secuencia de datos. El mismo código se usa en recepción para desexpandir el espectro. Por lo tanto, se puede ubicar muchos usuarios simultáneamente sobre la misma banda de frecuencia

49 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 49 CDMA Analogía –Sala donde varias personas hablan de a dos –Cada par de personas habla una lengua diferente (un código en CDMA) –Cuanto más diferentes son las lenguas, menos interferencia. Se deben elegir los códigos de manera de tener correlación mínima.

50 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 50 Técnicas CDMA Secuencia Directa - DS –DS-CDMA (Direct Sequence CDMA) –A cada estación se atribuye una secuencia pseudoaleatoria, que debe estar bien descorrelada de las otras secuencias. –Este método parece tener mejor eficiencia espectral Salto de Frecuencia Rápida - FFH –FFH-CDMA (Fast Frequency Hopping CDMA) –El código se usa para generar una secuencia única de salto de frecuencia para cada estación

51 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 51 Características DS-CDMA Gran número de circuitos por portadora Anchos de banda importantes (1 a 10 MHz) Densidad de potencia irradiada muy baja Muy alta complejidad del terminal móvil Baja probabilidad de intercepción por 3ros Confidencialidad asegurada.

52 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 52 Características DS-CDMA Necesidad del control de potencia –Para maximizar el número de usuarios que se comunican al mismo tiempo. (IS-95: 800 veces por segundo en pasos de 1 dB) Handoff mejorado –Permite handoff sin corte o Soft-Handoff, minimizando la probabilidad de pérdida –También cada móvil se puede comunicar con varias estaciones al mismo tiempo

53 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 53 Características DS-CDMA Ensanchamiento de espectro en Secuencia Directa Portadora Modulador Datos Velocidad R Codificador/Ensanche Secuencia PN Velocidad W (Chip) W>>R PN: Pseudo Noise Canal Datos Ancho Banda W DemoduladorDecodificadorFiltro Secuencia PN Ancho Banda R

54 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 54 Características DS-CDMA CDMA Sistema IS-95 –Principio de base Ganancia de expansión: –Si se transmite una modulación a 1/T = R, donde T es la duración del símbolo. Si se utiliza técnica de espectro ensanchado, se transmite con una modulación W.R donde W vale varios cientos o miles. La ganancia de expansión en dB: 10.log 10 (W/R)

55 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 55 Características DS-CDMA CDMA Sistema IS-95 –Secuencia PN (Pseudo Noise) Secuencia codificada de 1 y 0 con ciertas propiedades de autocorrelación. Son secuencias periódicas. Se eligen en función de la seguridad (encriptado) y de las propiedades de autocorrelación. c(t)

56 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 56 Características DS-CDMA CDMA Sistema IS-95 –La secuencia de datos b(t) se utiliza para modular la secuencia c(t) de banda ancha PN. Se aplican las dos secuencias a un modulador de producto. La secuencia PN es un código de expansión. Al multiplicar b(t) de banda estrecha por el código de expansión c(t), cada bit de información es recortado en varios huecos temporales llamados chips

57 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 57 Características DS-CDMA CDMA Sistema IS-95 –En Banda de Base, el producto m(t) = c(t).b(t) es la señal transmitida –En Recepción se recibe m(t) y una interferencia aditiva i(t) r(t) = m(t) + i(t) –Para recuperar b(t), se inyecta la misma señal PN en un modulador de producto z(t) = c(t).r(t) = c 2 (t).b(t) + c(t).i(t)

58 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 58 Características DS-CDMA CDMA Sistema IS-95 –Como c(t) es una serie de 1 y -1, c 2 (t) = 1 –Por lo tanto, queda z(t) = b(t) + c(t).i(t) –Pero b(t) es de banda estrecha y c(t).i(t) es de banda ancha –Se aplica un filtro pasabajos a la salida y se separa b(t) solamente.

59 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 59 Principio de recepción con dos códigos Características DS-CDMA X 1 S1 +1 X Salida = 1 S1 +1 RECEPTOR 1 TRANSMISOR 1 S1XS1 X 1 S2 +1 TRANSMISOR 2 X S2 +1 RECEPTOR 2 CANAL RADIO Salida = NADA S1 S2 S1XS2 11 chips/bit

60 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 60 Principio de recepción con dos códigos Características DS-CDMA +1 S1 11 chips/bit Transmitiendo un 1 y recibiendo con S1 Transmitiendo un 0 (-1) y recibiendo con S1 +1 S2 Transmitiendo un 1 y recibiendo con S2

61 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 61 Características FH-CDMA Espectro expandido a Salto de Frecuencia –Utilizada durante mucho tiempo en sistemas militares para evitar las interferencias SFH (Slow Frequency Hopping) Salto de Frecuencia Lento La velocidad de datos Rd es un múltiplo entero de la frecuencia de salto Rs. En cada salto de frecuencia se transmiten muchos símbolos. FFH (Fast Frequency Hopping) Salto de Frecuencia Rápido La frecuencia de salto es un múltiplo entero de la velocidad de datos. Durante la emisión de un símbolo, se producen varios saltos de frecuencia

62 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 62 Características FH-CDMA Paquetes de K bits Sintetizador de Frecuencia Generador de PN Secuenciador Modulador Información útil Transposición Fmin...Fmax Sigue ejemplo con modulador 4FSK y salto de frecuencia de 8 niveles

63 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 63 Características FH-CDMA Frecuencias Frec 4FSK Secuencia PN Datos t

64 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 64 Protocolos de Acceso Aleatorio Los móviles compiten por el acceso al canal. Pueden ocurrir colisiones entre los mensajes emitidos por los diferentes móviles. Efecto de enmascaramiento de estaciones móviles por obstáculos Efecto de captura o cerca/lejos.

65 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 65 Protocolos de Acceso Aleatorio Protocolo no ranurado y sin escucha previa de los canales –El más simple es el ALOHA, desarrollado para comunicaciones entre varias islas de Hawai. –Cuando una estación tiene un mensaje a enviar, lo emite sin ninguna precaución. Como las estaciones emiten de manera arbitraria, se pueden producir colisiones entre paquetes –El mayor problema es su bajo rendimiento para alta carga

66 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 66 Protocolos de Acceso Aleatorio El mensaje 1 es emitido sin problemas, mientras que el fin del mensaje 2 está interferido por la emisión del mensaje 3. Se pierden los dos mensajes. En tiempo t1, ausencia de ACK del mensaje 3. El emisor 3, luego de un valor de tiempo de espera aleatorio, retransmite su mensaje Llegada de mensajes ColisiónRetransmisión t1Tiempo

67 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 67 Protocolos de Acceso Aleatorio ACBD A emite ColisiónTiempo Protocolos con escucha previa del canal –Acceso Múltiple por Sensado de Portadora - CSMA (Carrier Sense Multiple Access) –Se reduce problema de colisión, pero se pierde una porción de la capacidad, debido al período de escucha antes de emitir. CSMA 1-persistent La estación transmite con probabilidad 1 a la liberación del canal C y D escuchan C y D emiten B escuchaB emite

68 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 68 Protocolos de Acceso Aleatorio CSMA 1-persistent La distancia entre estaciones induce un retardo de propagación, llamado período de vulnerabilidad. La liberación del canal no ocurre en el mismo momento para cada estación. Esto puede producir colisiones porque dos estaciones pueden querer emitir cuando cada una de ellas ve el canal libre.

69 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 69 Protocolos de Acceso Aleatorio CSMA 1-persistent T1 T2 T3 T4 T5 Estación A Estación C Estación B Emisión de C Emisión de B Emisión de A Colisión NO Colisión Distancia AC < Distancia BC < Distancia AB T1: Fin transmisión de C (liberación del canal a nivel de estación C) T2: Fin transmisión de C en A (liberación del canal a nivel de estación A) y comienzo transmisión de A T3: Fin transmisión de C en B (liberación del canal a nivel de estación B) y comienzo transmisión de B T4: Inicio recepción del mensaje de A en C T5: Inicio recepción del mensaje de B en C. Colisión con el mensaje de A

70 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 70 Protocolos de Acceso Aleatorio CSMA non-persistent Una estación que detecta el canal ocupado, retarda su tentativa de emisión un tiempo aleatorio. Esto permite eliminar una gran parte de las colisiones y tiene mejor rendimiento para alta carga. Para baja carga, el tiempo alarga los retardos de transmisión e introduce una degradación con relación al CSMA- 1 persistent. AB B escucha e introduce aleatorio B escucha y emite su mensaje A emite

71 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 71 Protocolos de Acceso Aleatorio CSMA con detección de colisión CSMA-CD: Detiene la transmisión en caso de colisión, lo que disminuye la duración de la interferencia. Utiliza técnica listen-while- talk. Se transmite una secuencia de interferencia (jamming packet) para forzar a las otras estaciones en colisión a detener la transmisión. AB B escuchaB emite su mensajeA emite C y D escuchan el canal C transmite su mensaje D transmite su mensaje Detención de emisiones de C y D Detección de colisión en B. Transmisión de un jamming packet por B.

72 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 72 Protocolos de Acceso Aleatorio CSMA en ambiente radio móvil: DSMA DSMA (Data Sense Multiple Access). Se utiliza en CDPD, ARDIS o TETRA. Utilizado en contexto centralizado: la BS incluye en cada mensaje del canal descendente una bandera de indicación de ocupación/no ocupación del canal ascendente. Las estaciones móviles escuchan la bandera antes de una emisión. Si la bandera indica canal libre, se intenta la emisión sobre el intervalo siguiente. Cuando se detecta emisión, la BS posiciona la bandera en Ocupación. Diseñado para resolver el caso de estaciones ocultas por obstáculos. AB C Obstáculo

73 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 73 Protocolos de Acceso Aleatorio DSMA/CD Ejemplo de uso en el sistema CDPD (Cellular Digital Packet Data). El canal descendente transporta dos indicaciones utilizadas para el acceso al canal ascendente: –Estado del canal: Idle o Busy –Estado de la decodificación: indica si el mensaje enviado ha sido correctamente recibido en la BS. En caso de colisión, se utiliza este indicador para informar a las estaciones emisoras. Indicador Iddle Recibe I y transmite burst Indicador Busy, OK Indicador Iddle Indicador Busy Colisión MS 2BSMS 1 Canal Ascendente Canal Descendente Indicador Busy, No OK

74 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 74 Protocolos de Acceso Aleatorio Protocolos ranurados sin escucha del canal S-ALOHA: consiste a autorizar la transmisión solamente en instantes particulares. El canal esta recortado en intervalos de tiempo (slots) idénticos a los del método TDMA. Los mensajes deben tener todos la duración de un intervalo y las estaciones debe estar sincronizadas. S-ALOHA mejora al ALOHA simple, cuando hay una colisión, el canal queda inutilizado solamente durante un slot (y no dos como ocurriría en ALOHA puro). ABC D Colisión t

75 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 75 Combinación de métodos Grupo 1Grupo 3Grupo 2Grupo 1Grupo NGrupo 3Grupo 2 Grupo N1Grupo 2NGrupo N3Grupo N2Grupo N1Grupo N3Grupo N2 TDMA t FDMA f Mensaje CDMA Código Usuario 1 Usuario 2 Usuario N

76 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 76 SISTEMAS CELULARES CANAL RADIOELECTRICO

77 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 77 Canal radioeléctrico

78 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 78 PROBLEMAS DE TRANSMISION La señal sufre deterioro que implica degradación de la calidad de la comunicación percibida por los usuarios. Para la cuantificación se usa el BER (Bit Error Ratio): –Sistemas fijos: a –Sistemas móviles: a (las transmisiones móviles son mucho peores que las fijas) Los sistemas móviles están diseñados para poder funcionar en ambientes más hostiles.

79 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 79 PROBLEMAS DE TRANSMISION Se incorporan dispositivos para evitar, detectar o corregir los errores: –A nivel de la cadena de transmisión propiamente dicha: Codificación, ecualización, entrelazado.... –Mecanismos a nivel superior:: Diversidad, margen de fading, salto de frecuencia, control de potencia, antenas adaptativas.... Codec Fuente Codec Adapt Codec CanalEntrelazadoEncriptadoMultiplexModulación DemoduladEcualizadorDesencriptadoDemultiplexadoDecodif canalDesentrelazadoCodec/Adapt Canal Receptor Fte Analóg. Fte Digital

80 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 80 PROBLEMAS DE TRANSMISION Control de errores: codificación, ARQ y FEC –Codificación Fuente Para reducir al máximo el tamaño y número de bits del mensaje inicial, producido por el usuario. Debe retirar el máximo de redundancia del mensaje. –Codificación Canal Para permitir recuperar el mensaje en las mejores condiciones. Se reintroduce la redundancia. Se lo llama codificación corrector de errores. Se usa Detección de Errores, FEC (Fordward Error Correction) y ARQ (Automatic Repeat ReQuest)

81 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 81 Codificación Fuente Los algoritmos de codificación reducen el flujo binario hasta 16 kbps o hasta 4 kbps. Se aprovecha las redundancias de la palabra y las limitaciones del oído. Existen Codificadores Temporales y Vocoders PROBLEMAS DE TRANSMISION Fuente Analógica Convertidor A/D Codificador de fuente

82 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 82 Codificación Temporal –PCM/MIC: llegan desde 64 kbps hasta 16 kbps Codificación de Voz: VOCODER –Usan modelización del proceso de generación de la palabra, con una secuencia de excitación y un filtro. –Generan menores velocidades que los temporales y a veces con mejor calidad Codficación híbrida: –Usan codificación predictiva y por transformada. Son muy interesantes con velocidades debajo de 16 kbps. PROBLEMAS DE TRANSMISION

83 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 83 Principales Codificadores Fuente PROBLEMAS DE TRANSMISION

84 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 84 Codificación de canal –Luego de codificación fuente, se insertan bits de redundancia según ley conocida. Se debe aumentar la velocidad de transmisión. El decodificador de canal, conoce la ley utilizada en transmisión y verifica si se sigue respetando en recepción. Si no se cumple, se deduce la presencia de errores de transmisión que en ciertas condiciones se pueden corregir. –Se puede detectar y/o corregir errores. –Hay códigos en bloque (mensaje se transmite en bloques) y códigos convolutivos (mensaje continuo) PROBLEMAS DE TRANSMISION

85 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 85 Codificación de canal en bloque –El mensaje se corta en bloques. Cada bloque se trata en forma independiente por un algoritmo que le agrega redundancia y produce un bloque más largo. CRC (Cyclic Redundancy Check) - Detección de Errores Golay - Corrige tres o menos errores en un bloque de 23 bits BCH - uno de los más potentes Reed-Solomon PROBLEMAS DE TRANSMISION

86 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 86 Codificación de canal convolutiva –Trabajan en forma continua y en serie, generando n bits por cada k bits de información a la entrada. –Los n bits dependen de los k bits de entrada y también de m bloques precedentes. Los códigos convolutivos tienen memoria de orden m. –Se pueden utilizar en combinación con una modulación, como la Modulación Codificada de Trellis (TCM). PROBLEMAS DE TRANSMISION

87 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 87 Control y Corrección de Errores –Se pueden usar, en forma separada o combinada, los métodos ARQ y FEC. Se agrega redundancia. PROBLEMAS DE TRANSMISION R(3) Sin error Error Pedido retransm Sin error Error detectado y corregido ARQFEC

88 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 88 Control y Corrección de Errores PROBLEMAS DE TRANSMISION FECARQ/FECARQ Cod en bloque Cod convoluc Stop and wait Selective repeat Go back N Tipo I: FEC con ARQ Tipo II: ARQ con FEC.

89 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 89 Control y Corrección de Errores –FEC: útil para los móviles con desplazamiento rápido, porque los burst de errores duran poco. Introduce retardos debido al tiempo de procesamiento. –ARQ: útil para los burst de larga duración, pero introduce retardos importantes debido al ida/vuelta de la información. PROBLEMAS DE TRANSMISION

90 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 90 Ecualización –Los trayectos múltiples deforman la señal en amplitud y fase, provocando Interferencia Intersímbolo. –Se debe ecualizar la señal para eliminar o reducir la distorsión –Ecualizador lineal, transversal, recursivo. Ejemplo de un ecualizador transversal PROBLEMAS DE TRANSMISION Z -1 0 m 1 m+1 coeficientes

91 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 91 Entrelazado –En ambiente móvil, los errores llegan en ráfagas debido a los desvanecimientos profundos. La codificación de canal sirve solo para corregir errores aislados. –El entrelazado sirve para dispersar los bits afectados por los errores. –Se puede entrelazar a nivel bit y a nivel trama. –El método más simple es el de una matriz de L líneas y n columnas. Los bits se introducen línea por línea y son leídos columna por columna. –Inconveniente = retardo introducido PROBLEMAS DE TRANSMISION

92 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 92 Diversidad –Para luchar contra los efectos de los trayectos múltiples. Microdiversidad –Antenas múltiples, frecuencias diferentes, tiempos diferentes Macrodiversidad –Un móvil se conecta a varias estaciones base al mismo tiempo PROBLEMAS DE TRANSMISION

93 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 93 SISTEMAS CELULARES SEGURIDAD

94 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 94 Seguridad Se considera un sistema seguro cuando sólo pueden acceder al mismo los usuarios autorizados. Se debe impedir: –Leer o modificar los datos almacenados o transmitidos –Acceder a los recursos o servicios del sistema Funciones: –Autenticación, Confidencialidad, Integridad, No-Rechazo.

95 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 95 Seguridad Ataques a la seguridad: –Fraude económico Reprogramación/Cloneo Se cambia el par MIN/ESN en un terminal Abono fantasma Se falsea identidad y domicilio Robo del aparato Se roban también comunicaciones Dispositivo señuelo Simula un punto de entrada a la red (estación base)

96 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 96 Seguridad Ataques a la seguridad: –Espionaje o sabotaje Ataque pasivo Las informaciones intercambiadas se interceptan para escucha indiscreta. No se altera el estado del sistema ni las informaciones Ataque activo Consiste en modificar las informaciones de gestión de red (autorización de acceso ilimitado, p ej.) o de un abonado, usurpación de identidad, interferencia de canales de transmisión, grabación de mensajes para difusión posterior

97 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 97 Seguridad Servicios y funciones de seguridad: Servicios Funciones

98 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 98 Seguridad Niveles de Confidencialidad –Nivel 0: no hay ningún tipo de confidencialidad (redes analógicas) –Nivel 1: idéntica a las de las redes fijas –Nivel 2: transacciones profesionales –Nivel 3: tipo militar o estratégico Datos a proteger –Datos de usuario: los que los utilizadores envían a la red para ser transportados –Datos de señalización: utilizados por el sistema para la gestión de las llamadas (localización de los abonados, derechos de abono, etc)

99 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 99 Seguridad Métodos de Protección –Autenticación Es el mecanismo con el que una parte prueba su identidad a una segunda parte –Encriptado El mensaje sufre una transformación a través de una función parametrizada por una llave o clave. EncriptadoDes-Encriptado Texto en claro Ataque pasivo Escucha Llave de des-encriptadoLlave de encriptado, K Texto codificado Texto en claro Ataque activo Alteración

100 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 100 Seguridad Encriptado –Es importante el tamaño de la llave o clave. 3 cifras ofrecen 1000 combinaciones posibles. –Clave compartida, simétrica o secreta K = K. Las claves se intercambian por canal confidencial. –Clave asimétrica o clave pública K K. La posesión de una clave no permite conocer la otra. K no puede ser determinada a partir de K. Por lo tanto, K puede ser publicada. T M en claro Canal de transmisión no protegido Clave de des-encriptado KClave de encriptado K Criptograma = E k (M) M en claro des-encriptado. M = D K ( ) EDR D(E(M)) = M

101 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 101 Seguridad Encriptado por Clave Secreta o Compartida –Substitución, transposición, etc. Substitución: Letras iniciales: a b c d e f..... Letras codificadas: w q a x s z..... Mensaje en claro: deba Mensaje codificado:xsqw Encriptado por Clave Pública –Los algoritmos de codificación E y decodificación D, deben cumplir con: D(E(M)) = M Es muy difícil deducir D a partir de E E no puede ser quebrado aún si se conoce el texto inicial. Cada utilizador U dispone de dos claves, una Clave Pública K, accesible por todo el mundo y utilizada para el encriptado de los mensajes a enviar y una Clave Secreta K, utilizada por U para descifrar los mensajes arribados.

102 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 102 Seguridad Encriptado por Clave Pública –Se pueden usar para encriptado o para firma Codificación por E B C = E B (M) Decodificación con D B Encriptado Codificación por D A S = D A (M) Utiliza E A Firma: prueba la identidad del emisor y la autenticidad del mensaje Recibe S y controla que E A (S) = M

103 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 103 Seguridad Encriptado por Clave Pública o Secreta –Clave pública: muy eficiente pero requiere mucha potencia de cálculo. –Clave secreta: más peligroso porque requiere gestionar una base de datos y compartir la clave por lo que hay que encontrar un medio seguro para distribución. –GSM, DECT, IS-136, IS-95 utilizan algoritmos con Clave Secreta por un problema de rapidez de cálculo. –La gestión de las claves es FUNDAMENTAL, porque el sistema puede ser muy potente, pero quedar reducido a NADA si se conocen las claves por terceros.

104 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 104 SISTEMAS CELULARES GESTIÓN DE RECURSOS

105 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 105 Gestión de recursos Concepto celular –Reutilización de frecuencias Patrón de reutilización Capacidades del sistema

106 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 106 Gestión de recursos Reutilización de frecuencias Permite resolver el problema de servir una zona o región extensa, con un ancho de banda limitado y con una densidad de usuarios importante Usa la propiedad de atenuación de las ondas de radio, que permite reutilizar la misma frecuencia en otra zona suficientemente alejada de la primera. Cada zona constituye una célula.

107 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 107 Gestión de recursos Reutilización de frecuencias Las células con la misma frecuencia (cocanal) deben estar suficientemente alejadas para que el nivel de interferencia cocanal sea suficientemente bajo. Para reutilizar las frecuencias, la banda total asignada se divide en sub-bandas. Cada sub- banda se asigna a una estación base ubicada en una célula y será reutilizada en otras células.

108 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 108 Gestión de recursos Ejemplo de reutilización de frecuencia Caso A: todas las frecuencias en el área. Ftot = 140 frecuencias (p ej) Caso B: las frecuencias se reutilizan. Ftot = f1+f2+f3+f4+f5+f6+f7 =140 f1=f2=.... = 20 Cluster

109 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 109 Gestión de recursos Reutilización de frecuencia –Cluster: grupo de células o celdas que utiliza el conjunto de canales de la banda de frecuencias. Muchos clusters yuxtapuestos permiten cubrir toda el área. –Asignación fija: las frecuencias asignadas no cambian. Asignación dinámica: mecanismo para adaptar el sistema a las variaciones de C/I.

110 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 110 Gestión de Recursos Bandas celulares de 800 MHz

111 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 111 Gestión de Recursos Banda A celular de 800 MHz

112 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 112 Gestión de Recursos A1 A3 A2 B3 B2 B1 D2 D3 D1 C1 C2 C3 E3 E2 E1 F3 F2 F1 G3 G2 G1 F3 F2 F1 Patrón de 7 celdas sectorizadas en el centro de la celda Reuso

113 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 113 SISTEMAS CELULARES CÁLCULO DE LA CAPACIDAD

114 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 114 Definición Capacidad intrínseca –Canales por celda por MHz(duplex) –K= n/(N.B) n= número de canales voz por portadora N= tamaño del reuso de frecuencia B= Banda de frecuencia ocupada por un canal en MHz (duplex)

115 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 115 Capacidad Ejemplos de Capacidad Intrínseca –Sistema Analógico AMPS n=1; B= 2.30 kHz = 0,06 MHz (duplex); N= 21 K= 1/(0,06.21) = 0,8 canales/celda/MHz(duplex) –Sistema Digital TDMA IS-136 n=3; B=2.30 kHz= 0,06 MHz(duplex); N= 21 K= 3/(0,06.21) = 2,4 canales/celda/MHz(duplex) –Sistema Digital TDMA GSM n=8; B=2.200 kHz= 0,40 MHz(duplex); N= 9 K= 8/(0,40.9) = 2,2 canales/celda/MHz(duplex) –Sistema Digital CDMA n= 30; B=2.1,25= 2,5 MHz(duplex); N= 1 K= 30/(2,5.1) = 12 canales/celda/MHz(duplex)

116 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 116 Capacidad Eficiencia espectral –Canales por MHz por km2 e = TCH/(BW.AreaCluster) TCH = canales totales disponibles BW = ancho de banda total AreaCluster = área del cluster de celdas

117 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 117 Comparación de Tecnologías

118 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 118 Objetivos de Capacidad Uso de: –Tecnologías de radio de alta eficiencia –Protocolos de señalización y control para manejar altas capacidades (p ej Aloha) –Procedimientos de conmutación y handoff eficientes

119 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 119 Eficiencia Espectral Concepto elusivo –Diseño del enlace de radio Codecs de menor velocidad Modulación de mayor nivel Filtros más estrechos –Diseño del sistema Eficiencia de entroncamiento (ver fig siguiente) Mejor Reuso de frecuencias (cell splitting) Mejor gestión de tráfico (separar tipos de tráfico)

120 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 120 Eficiencia de entroncamiento

121 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 121 Eficiencia espectral Eficiencia espectral (bits/Hertz.) Eficiencia espectral de circuito (circuitos/MHz) Eficiencia espectral geográfica (circuitos/MHz/km2)

122 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 122 Medición eficiencia espectral Eficiencia espectral (bits/Hertz) o densidad de información. Mide la eficiencia de la modulación de RF. Eficiencia espectral por circuito (Circuitos/MHz) dentro de una celda o de área de servicio. Mide eficiencia de codificación y de modulación: donde C= Number of circuits per carrier B= Channel bandwidth (including guardbands) in kHz RA= Number of restricted adjacent channels The final division by 2 is necessary to account for the use of transmit and receive frequency pairs.

123 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 123 Eficiencia espectral Cuando se pasa de AMPS a CDMA, se requieren 41 canales en la banda celular, equivalente a 1,23 MHz (41*30=1230 kHz) y 9 canales de guarda contiguos (9*30=270). TOTAL = 59 canales o 1,77 MHz.

124 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 124 Cálculo eficiencia espectral

125 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 125 Cálculo eficiencia espectral Eficiencia espectral geográfica –Utiliza el reuso de frecuencia. Con N=3 mejor eficiencia que con N=7. –Celdas más pequeñas generan más circuitos por km2

126 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 126 Cálculo eficiencia espectral Eficiencia espectral geográfica NumberofCircuits/Cell =

127 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 127 Tabla Comparativa

128 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 128 Caso real

129 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 129 Algunas estaciones

130 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 130 Algunas estaciones

131 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 131 Algunas estaciones

132 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 132 Algunas estaciones

133 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 133 SISTEMAS CELULARES PLANIFICACION

134 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 134 Planificación Definición de la red para cumplir con los objetivos de: –COBERTURA –CAPACIDAD Es una de las tareas más complejas para un operador celular.

135 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 135 Planificación Proceso de planificación celular Dimensionamiento de los sitios radio Posición, tamaño y capacidad de las células Asignación de frecuencias Planificación de la red fija. Interconexión Datos Herram Algoritmos DatosHerram

136 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 136 Planificación Datos utilizados para el dimensionamiento Demanda potencial Movilidad de la población Poder de compra Medidas de tráfico fijo y móvil Zonas de negocios Demografía Actividad económica Mapas geográficos Dimensionamiento de la red Modelos de Tráfico y Movilidad Calidad de servicio

137 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 137 Planificación Parámetros de Calidad de Servicio –Calidad de Voz (MOS) –Cobertura (90% del área) –Grado de servicio o probabilidad de bloqueo (2% de probabilidad de bloqueo en la hora pico) –Número de Llamadas caídas (1%)

138 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 138 SISTEMAS CELULARES GESTION DE LA MOVILIDAD

139 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 139 Movilidad Gestión de la movilidad radio o microscópica Cambiar de célula manteniendo la comunicación. HANDOFF o HANDOVER Gestión de la movilidad red o macroscópica Usar los servicios en toda la red o en redes visitadas. ROAMING

140 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 140 Movilidad Radio Gestión de la movilidad radio o microscópica HANDOFF o HANDOVER: Transferencia Automática Intercelular. ABAB ANTESDESPUES

141 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 141 Movilidad Radio Fases del Handoff –Realización de mediciones y supervisión periódica del enlace –Determinación de la necesidad del HO. Umbral de decisión –Determinación de la célula objetivo y disparo del HO –Transferencia efectiva de los enlaces

142 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 142 Movilidad Radio Fases del Handoff –Realización de mediciones y supervisión periódica del enlace Potencia de señal recibida Tasa de error de bit (BER) Distancia entre móvil y estación base –La estación base difunde: Identidad de la propia estación base Las frecuencias de los canales de control de las estaciones vecinas –Las mediciones se hacen cada medio segundo. –El móvil puede reportar a la red las mediciones de 6 estaciones vecinas.

143 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 143 Movilidad Radio Fases del Handoff –Determinación de la célula objetivo y disparo del HO Potencia relativa de señales: mayor nivel recibido de estación vecina que de la estación corriente Potencia relativa de señales con utilización de umbral: diferencia de nivel por debajo de un umbral Potencia relativa con utilización de histéresis: nivel de potencia por encima de un valor Potencia relativa con utilización de histéresis y umbral: se combinan los dos criterios precedentes.

144 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 144 Movilidad Radio Fases del Handoff –Tipo de Handoff: Hard Handoff MSC Antes MSC Durante MSC Después

145 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 145 Movilidad Radio Fases del Handoff –Tipo de Handoff: Soft Handoff MSC Antes MSC Durante MSC Después

146 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 146 Movilidad Radio Tipos de Handoff 1: Intracelular 2: Intra BSC 3: Intra MSC 4: Inter MSC 5: Inter Red o Intersistema BSC MSC Red 1 Red

147 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 147 Movilidad Red Selección de célula, Localización y Roaming –Dos procesos, cuando el móvil está inactivo: Selección de célula MS recibe informaciones de la red para ubicarse sobre una célula determinada, que usará para el acceso Localización o Roaming Permite a la red conocer en todo momento la posición del móvil con mayor o menor precisión

148 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 148 Movilidad Red Localización y Búsqueda –Localización: la red conoce la ubicación del móvil, porque el móvil la actualiza periódicamente. –Búsqueda (paging): la red busca al móvil Roaming –Es la posibilidad de usar el terminal en un punto cualquiera de la red propia o ajena. No solo para redes móviles.

149 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 149 Movilidad Red Métodos de Localización –Nivel cero - Sin localización, búsqueda en toda la red. Solo para redes pequeñas. Muy simple. Riesgo de saturación (Flooding algorithm) –Nivel uno - Localización manual, el abonado debe localizarse en la red para poder recibir llamadas. –Nivel dos - Localización automática con zonas de localización. Una zona tiene varias células. La red busca por zona.

150 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 150 Movilidad Red Localización Automática –a) Al encendido del terminal –b) Localización periódica: envío de la identidad del móvil en forma periódica. Gran consumo de recursos, sobre todo si el móvil no se mueve durante horas. –c) Localización por cambio de zona: el móvil envía su identidad cuando detecta que ha cambiado de zona. En GSM se usa Localización híbrida, combinando los métodos b) y c).

151 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 151 Movilidad Red Bases de datos para la gestión de la movilidad –Base de datos local (nominal) HLR Hay una por red. Almacena las informaciones de los abonados de la red: nombre, número, datos de seguridad, localización actual, etc –Base de datos visitante VLR. Puede haber varias en una red. Almacena los datos de los abonados registrados en las zonas de localización que dependen de esta base de datos. Es una copia parcial de los datos del HLR. MSC VLR HLR VLR

152 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 152 Sistemas de segunda generación

153 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 153 Sistemas de 2G

154 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 154 Sistemas de 2G

155 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 155 Sistemas de 2G GSM –Desarrollado por ETSI en el marco europeo, se transformó en una norma mundial. GSM 900, DCS 1800 o PCS 1900 –Comienzo desarrollo fin de los 80, fue implantada en principios de los 90, y fue evolucionando permanentemente.

156 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 156 Sistemas de 2G GSM –Interface radio En la banda y MHz hay 124 portadoras bidireccionales. La velocidad en aire es de 270 kbps. Utiliza una modulación a envolvente constante denominada GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) Cada portadora tiene 8 Time Slots que son los canales físicos.

157 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 157 Sistemas de 2G GSM –Interface radio Tipos de canales lógicos: –Tráfico –Señalización –Control común –Control dedicado

158 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 158 Sistemas de 2G GSM –Interface radio Canales de Tráfico TCH (Voz o Datos) –Velocidad completa (TCH/F) –Velocidad mitad (TCH/H) –Octavo de Velocidad (TCH/8)

159 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 159 Sistemas de 2G GSM –Interface radio Canales de Señalización –Canal de difusión (BCCH) Informaciones generales difundidas –Sub-canal de sincronización (SCH) Sincronización de la MS –Sub-canal de control de frecuencia (FCH) Control de frecuencia de la MS

160 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 160 GSM –Interface radio Canales de Control Común –Canal de Asignación (AGCH) Asignación de recursos –Canal de Paging (PCH) Búsqueda de MS –Canal de Acceso Aleatorio (RACH). Pedido de recursos Sistemas de 2G

161 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 161 GSM –Interface radio Canales de Señalización Dedicados (DCCH) –Canal no asociado (SDCCH) Puesta al día de localización o establecimiento de llamada –Canal asociado (ACCH) »Canal lento (SACCH) Transmisión de mediciones radio »Canal rápido (FACCH) Para HO, obtenido por robo del TCH Sistemas de 2G

162 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 162 GSM –Interface radio Trama TDMA –Comprende 8 TS de 577 microseg c/u o sea 4,616 ms. Las tramas son reagrupadas en multitramas (multitramas a 26 tramas para el tráfico y multitramas a 51 para la señalización), luego supertramas y finalmente hipertramas Sistemas de 2G

163 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 163 GSM –Interface radio Trama TDMA. Se llama burst a un TS o Intervalo de Tiempo Sistemas de 2G Datos Aprendizaje 1 burst = 148 bits = 0,577 ms 4,616 ms

164 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 164 GSM –Interface radio Trama TDMA. –Tipo de Burst »Burst normales (2 blocks de 57 bits de información, separados por una secuencia de aprendizaje y por los bits de encabezamiento y de los tiempos de guarda) »Burst de corrección de frecuencia (142 bits en 1 o sea una frecuencia pura utilizada para ajustar los sintetizadores de los receptores) »Burst de sincronización (secuencia de sincronización de 64 bits, informaciones sobre la identidad de la BS e informaciones sobre los TS utilizados en la trama) »Burst de acceso (emitido por un móvil para acceder a la red) Sistemas de 2G

165 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 165 GSM –Arquitectura Central (MSC) Bases de Datos (HLR y VLR) Controladores de Estaciones Base (BSC) Estación Base Transceptora (BTS) Centros de Operación y Mantenimiento Radio y Red (OMC-R y OMC-N) Estaciones Móviles (MS) Sistemas de 2G

166 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 166 GSM –Arquitectura MS –Estaciones móviles embarcadas (Clase 1) de 20W –Estaciones portables (Clase 2) de 8W –Estaciones portátiles (Clases 3 a 5) de 5W, 2W y 0,8W. BTS –Cada BTS cubre una célula o celda –Transmisión/recepción de radio (modulación/demodulación, ecualización, entrelazado) –Capa física (emisión en TDMA, salto de frecuencia, codificación, encriptado) –Capa enlace (LAPDm) –Medición de calidad de señales recibidas Sistemas de 2G

167 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 167 GSM –Arquitectura BSC –Supervisan varias BTS –Gestiona los recursos radio (asignación de canales, mediciones en las BTS, control de potencia de BTS y MS y el Handoff) –Interface entre el MSC y las BTS –Pueden gestionar hasta varias centenas de BTS MSC –Supervisa varias BSC –Gestiona las llamadas hacia y desde MS –Conectado al PSTN –Un MSC puede tener función Gateway G-MSC Sistemas de 2G

168 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 168 GSM –Arquitectura HLR –Base de datos nominal con las características de los abonos de los móviles –Tiene las informaciones de los abonos, del IMSI, MSISDN, restricciones de los abonos, servicios suplementarios, la información de localización (identidad del VLR donde está registrado el MS) VLR –Base de datos de los visitantes –Datos necesarios para la gestión de los roamers –Tiene información sobre el tipo de abono, IMSI, MSISDN, TMSI, tipo de abono y zona de localización. –Asigna el MSRN (Mobile Station Roaming Number) Sistemas de 2G

169 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 169 D-AMPS –Digital AMPS o NADC (North American Digital Cellular o IS-136 o ANSI-136 Para reemplazar al AMPS analógico Combina técnicas FDMA y TDMA como el GSM Las frecuencias son las mismas del AMPS, lo que permite la transferencia de canales analógicos hacia digitales en función de la demanda permitiendo incrementar progresivamente la capacidad de la red Sistemas de 2G

170 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 170 D-AMPS –Estructura Interface Radio Sistemas de 2G Slot 1Slot 6Slot 5Slot 4Slot 3Slot 2 G6G6 R6R6 DATOS 16 SINCRO 28 DATOS 122 DVCC 12 SACCH 12 DATOS 122 SINCRO 28 CANAL ASCEND SACCH 12 DATOS 130 DVCC 12 DATOS 130 RSDV 12 CANAL DESC TRAMA DE 40 MS (1944 BITS) RSVD: Reservado. G: Guard Time. R: Ramp Time. DVCC: Digital Verification Color Code

171 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 171 D-AMPS –Arquitectura del sistema Es similar a la arquitectura GSM Tiene MSC, HLR, VLR, BS, MS. No utiliza BSC Las únicas interfaces normalizadas son la interface radio ANSI-136 y la interface MSC- MSC-HLR-VLR (IS-41) Sistemas de 2G

172 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 172 CDMA Sistema IS-95 –Interface Radio: Banda y MHz Ancho de Banda: 1,2288 MHz (aprox 41 canales AMPS) Separación Duplex de 45 MHz Control de Potencia muy crítico. Utiliza Código Corrector de Errores, entrelazamiento, detección de actividad vocal, codificación de voz a velocidad variable, técnicas de recepción RAKE. Sistemas de 2G

173 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 173 CDMA Sistema IS-95 –Interface Radio: Datos transmitidos a 9,6 kbps con codificador de voz a 8,55 kbps Flujo de datos segmentado en bloques de 20 ms entrelazados y codificados con códigos convolucionales 1/2 y 1/3. Flujo resultante ascendente 19,2 kbps y descendente de 28,8 kbps Se agrega Código de Walsh ortogonal de dimension 64, pasando a 1,2288 Mbps. Sistemas de 2G

174 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 174 CDMA Sistema IS-95 –Cadena de Transmisión Sistemas de 2G COD VOZ COD VELOC 1/2 COD CORTO I COD WALSHCOD LARGO ENTRELAZ xx x x COD CORTO I FILTRO DATOS BLOQUES DE 20 ms A 9,6 kbps19,2 kbps1,2288 Mbps19,2 kbps 1,2288 Mbps I Q MODULADOR QPSK

175 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 175 CDMA Sistema IS-95 –Principio de base A cada estación se atribuye una secuencia aleatoria. Estas secuencias deben ser diferentes y ortogonales o sea descorrelacionadas. Estas secuencias hacen que al combinarla con la señal útil, se transforme en quasi-aleatoria y con el espectro muy expandido Sistemas de 2G

176 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 176 Sistemas 2,5G HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) –No lo vemos, poco éxito. GPRS (General Packet Radio Service) –Conmutación de paquetes y aumento de velocidad EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution) –Mayor aumento de velocidad –También se lo considera un sistema 3G

177 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 177 GPRS GPRS es una mejora de GSM y define una arquitectura de red con: –Conmutación de paquetes –Gestión de la movilidad –Acceso radio –Conexión a otras redes de datos fijas con IP o X.25 (Redes PDP: Packet Data Protocol) y otras redes móviles GPRS para ofrecer roaming

178 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 178 GPRS GPRS retoma la arquitectura BSS de GSM, pero tiene arquitectura fija diferente de NSS. Utiliza los conceptos de IP móvil y de CDPD (Cellular Digital Packet Data) de USA RED GPRS INTERNET RED LOCAL

179 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 179 GPRS Usa multiplexado estadístico en BSS para transmitir los paquetes sobre la radio Puede utilizar más de una ranura de tiempo por trama TDMA, lo que permitiría velocidades de hasta 171,2 kbps (máximo teórico inalcanzable) En la práctica, se usan como máximo 4 ranuras a 12 kbps c/u o sea 48 kbps.

180 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 180 GPRS Tipos de servicio –Las velocidades previstas permiten: Consulta de la Web (HTTP) Transferencia de archivos (FTP) Transmisión de video comprimido Servicios Punto a Punto y Punto a Multipunto (para una segunda fase) Los servicios PTP pueden ser orientado a conexión (X.25) o sin conexión (IP) También tiene un servicio de mensajes cortos

181 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 181 GPRS Criterios de Calidad de servicio –Prioridad –Confiabilidad –Retardo –Velocidad

182 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 182 GPRS Clases de Calidad de Servicio

183 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 183 GPRS Funciones de seguridad –Autenticación del abonado –Confidencialidad de la identidad del utilizador –Confidencialidad de las informaciones transmitidas –Tarjeta SIM

184 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 184 GPRS Clase de los móviles –Clase A: comunicación GPRS y clásica simultánea –Clase B: puede tener ambos servicios, pero no simultáneos. En stand-by escruta ambas redes. –Clase C: sólo puede estar en stand-by en un tipo de servicio

185 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 185 GPRS Técnicas para aumentar la velocidad –Desarrollo de terminales que pueden transmitir y recibir en varios TS por trama TDMA (terminales multislot) –Reducción de la protección de los datos –Utilización de modulaciones más eficientes (EDGE)

186 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 186 GPRS Terminales multislot: –En recepción no hay problema, pero en transmisión aumenta el consumo de energía y se reduce la autonomía de batería y hay más calentamiento. –Si es para consulta de web, no habría problema

187 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 187 GPRS Reducción de la protección de datos y modulaciones sofisticadas –Requiere mayor relación C/I –Esto hará que la velocidad de datos varíe con la distancia al centro de la estación base C/I alto 48 kbps C/I bajo 32 kbps

188 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 188 Otra red GPRS RED GPRS GPRS Arquitectura de red BSC SGSN G-MSC MSC GGSN SGSN GGSN VLR HLR EIR Red datos X.25, IP SGSN: Serving GPRS Support Node GGSN: Gateway GPRS Support Node) BSC

189 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 189 RED GPRS GPRS Encaminamiento de datos BSC SGSNGGSN Red datos X.25, IP SGSN: Serving GPRS Support Node GGSN: Gateway GPRS Support Node) Tunel GPRS GTP (GPRS Tunnel Prot)

190 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 190 GPRS Principio de encaminamiento de datos

191 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 191 GPRS Uso de WAP con GPRS o con Conmutación de circuitos

192 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 192 GPRS Acceso a red corporativa

193 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 193 GPRS Roaming de terminal GPRS

194 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 194 GPRS Protocolo de red GPRS

195 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 195 GPRS Gestión de la movilidad –Estados de un móvil En GSM tiene dos estados: Inactivo o activo En GPRS hay tres estados: Inactivo, activo y stand-by Inactivo (Idle) Stand-by Activo (Ready) Logoff Logon Transmisión o recepción de datos Sin datos a transmitir o recibir Logoff Se puede acceder al móvil No se puede acceder al móvil

196 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 196 GPRS Gestión de la movilidad –Los datos se transmiten a un móvil, sólo cuando está activo. –En el estado activo, el SGSN conoce la celda donde está localizado el móvil. –En standby, se conoce la ubicación a nivel de Area de Enrutamiento (similar a Area de Localización en GSM) –Para enviar paquetes a un móvil en standby, primero hay que hacer paging, para localizarlo, y pasar al estado activo para recibir los datos –Para enviar paquetes a un móvil activo, se le avisa que hay paquetes y luego se le transmiten La razón del estado standby es para reducir la carga sobre la red para conocer la celda donde está localizado el móvil y para ahorrar batería La razón del estado standby es para reducir la carga sobre la red para conocer la celda donde está localizado el móvil y para ahorrar batería En el estado inactivo el móvil no tiene dirección asignada En el estado inactivo el móvil no tiene dirección asignada

197 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 197 GPRS >EDGE Con GPRS, el sistema GSM permite acceso a Internet a velocidades de cerca de 50 kbps Para superar ese límite, se propuso en ETSI (1997) utilizar una modulación con mejor eficiencia espectral que GMSK (1 bit/Hertz) Así aparece el concepto EDGE con 8PSK (3 bit/Hertz). (Enhanced Data rates for the Global Evolution)

198 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 198 GPRS >EDGE Al mismo tiempo, el IS-136 enfrentaba fuertes limitación de velocidad, por el poco espacio entre portadoras (30 kHz) El consorcio UWCC-136 (Universal Wireless Communications Consortium) adoptó EDGE en 1998, como solución para aumentar las velocidades. EDGE fue reconocido por UIT como un sistema IMT-2000 EDGE permitiría alcanzar: –384 kbps para terminales <100 km/h y –144 kbps para terminales <250 km/h

199 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 199 EDGE Modificaciones de la capa física –Modulación 8PSK Q I

200 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 200 EDGE Estructura del burst –Se conserva la estructura del burst de GSM Secuencia central de entrenamiento de 26 símbolos Dos secuencias de datos de 58 símbolos c/u Dos zonas de relleno para subida de potencia y retorno en recepción Un símbolo = 3 bits –Hay 2 x 3 x 58 = 348 bits de datos en cada burst

201 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 201 EDGE Estructura del burst 3 s58 símbolos3 s26 s58 símbolos Datos Aprendizaje 1 burst = 148 símbolos = 444 bits = 0,577 ms 8,25 s

202 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 202 EDGE Dos tipos de servicios –ECSD (Enhanced Circuit Switched Data) Un solo canal físico permite hasta 43,2 kbps (14,4 x 3) Canales en modo Transparente o No Transparente –EGPRS (Enhanced General Packet Data Service) Un solo canal físico permite hasta 59,2 kbps y con ocho canales tendremos 473,6 kbps

203 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 203 EDGE Compacto Para operadores IS-136 que deben hacer una transición hacia EDGE Se reduce el ancho de banda necesario para el despliegue, modificando la interface radio GSM Se requiere 2 x 0,6 MHz de espectro mínimo

204 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 204 EDGE Fase 2 Debe soportar servicios en tiempo real y reposa sobre arquitectura de red todo IP Permite convergencia hacia UMTS Permitirá llevar las redes móviles en la misma dirección que las fijas, con integración sobre IP

205 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 205 EDGE Fase 2 Clase de servicio –Conversacional con fuertes requisitos de retardo (voz, videofonía, juegos video) –Streaming debe restituir el ritmo de generación de datos pero puede tolerar retardos usando buffers –Interactivo exige baja tasa de error y puede tolerar cierto retardo (consulta interactiva de servidores) –Backgroung que exige integridad pero tolera retardos grandes ( )

206 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 206 EDGE Fase 2 Una red EDGE fase 1 sólo permite las dos últimas clases de servicio –Interactivo –Background o tráfico en tarea de fondo. La red EDGE fase 2 será indispensable para las dos primeras clases de servicio: –Aparece el concepto GERAN (GSM/EDGE Radio Access Network) –Permite conexión a red GSM o UMTS, en modo paquete o circuito –Ofrecerá servicios en tiempo real en modo paquete, basada sobre IP

207 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 207 EDGE Fase 2 BSS SGSN UMTS SGSN GPRS MSC UMTS MSC GSM GERAN

208 2004Comunicaciones Móviles, GSM, GPRS, EDGE - Roberto Murguet 208 Comunicaciones Móviles Fin Módulo 1


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