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Comunicaciones mviles Jhon Jairo Padilla Aguilar
Jhon Jairo Padilla AguilarPhD. Ingeniera Telemtica
Comunicaciones mviles Jhon Jairo Padilla Aguilar
Introduccin
z Consideraciones Generales
z Composicin de un Sistema de Comunicaciones mviles Celulares
z Clasificacin de los sistemas de comunicaciones mviles
Comunicaciones mviles Jhon Jairo Padilla Aguilar
SERVICIO MVIL
Definicin:
Servicio de radiocomunicaciones entre estaciones Mviles y estaciones terrestres fijas, o entre estacionesMviles slamente.
Comunicaciones mviles Jhon Jairo Padilla Aguilar
Consideraciones Generales
Tipos de servicios mviles: Terrestre, martimo y aeronutico
Caracterstica bsica: Movilidad de los terminales. Usan repetidores (Terrestres o espaciales).
Tipos de informacin: Voz, Datos, fax, vdeo, telemando, sealizacin.
Comunicaciones mviles Jhon Jairo Padilla Aguilar
CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES MOVILES
z Por modalidad de funcionamiento
z Por sector de aplicacin
z Por banda de frecuencias utilizada
z Por tcnica de multiacceso
z Por caractersticas de modulacin y ancho de banda del canal
z Por modo de explotacin
Comunicaciones mviles Jhon Jairo Padilla Aguilar
Modalidad de funcionamiento
Sistemas de Radiotelefona:
Son aquellos en que las transmisiones se realizan en ambos sentidos (Up-link y Down Link)
Sistemas de radio bsqueda o radio mensajera:
Las transmisiones slo tienen lugar en el sentido down-link (Paging Systems).
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Sector de Aplicacin (I)
Sistemas de Radio Telefona Mvil (PMR, Private Mobile Radio):
Area: Dominios de una empresa.
No hay conexin con la red PSTN.
Usos: Gestin de flotas, vigilancia privada, polica, mantenimiento de servicios pblicos, ambulancias, etc.
Comunicaciones mviles Jhon Jairo Padilla Aguilar
Sector de Aplicacin (II)
Telefona Mvil Pblica (PMT: Public Mobile Telephony):
-Interconectados con la PSTN.
-Area: Regiones, Naciones, Continentes.
-Prestaciones similares a las del servicio telefnico convencional.
PLMN: Public Land MobileNetwork
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Sector de Aplicacin (III)
Cordless Telephony(Telefona sin hilos):
Se usa para el acceso a la PSTN desde terminales inalmbricos de usuario (Telfonos sin cordn)
Tecnologa: WLL (Wireless Local Loop)
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Sector de Aplicacin (IV)
Wireless LAN:
Redes de Acceso Inalmbricas (WLAN)
Con infraestructura
Ejemplo: Wi-Fi.
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Sector de Aplicacin (V)
Mesh Networks(Redes Malladas)Ejemplo: Wi-Max
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Sector de Aplicacin (VI)
Redes de Sensores(Sensor Networks)
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Banda de frecuencias utilizada
1800-1900Mhz
862-960MhzBanda alta
406-470MhzBanda bajaBanda UHF
223-235MhzBanda III
140-170MhzBanda alta
30-80MhzBanda BajaBanda VHF
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Tcnica de Multiacceso (I)
-FDMA (FrequencyDivision Multiple Access)
Los terminales usan una frecuencia diferente para cada uno.
Todos pueden transmitir simultneamente. frecuencia
Tiempo
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Tecnicas de multiacceso (II)
TDMA: Acceso Mltiple por Divisin de Tiempo
Cada terminal usa una ranura de tiempo diferente. Todos los terminales usan el mismo rango de frecuencias.
Tiempo
frecuencia
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Tcnicas de Multiacceso (III)
CDMA (Acceso Mltiple por Divisin de Cdigo):
Usa tcnicas de espectro expandido.
Usa cdigos pseudoaleatorios para expandir y recuperar la seal original.
Todos los terminales pueden transmitir simultneamente y usando el mismo rango de frecuencias
frecuencia
Tiempo
cdigo
Comunicaciones mviles Jhon Jairo Padilla Aguilar
Modulacin y ancho de banda del canal
1.5 MhzN*25Khz,200Khz en GSM
Normal: PMR 16Khz, PMT 24Khz; estrecha 8.5Khz (PMR)
Canalizacin
PSK coherenteGMSK, PSKFM banda estrechaTipo de modulacin
CDMATDMA, TDMA/FDMA
FDMATcnica de acceso mltiple
3G2G1GGeneracinTelefona Celular
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Modo de Explotacin (I)
Smplex a una frecuencia:
-Utilizan la misma frecuencia para cada sentido
-La Tx y Rx se realizan en forma secuencial en un sentido a la vez
-Cualquier equipo puede hablar y oir a cualquier otro dentro de la zona de cobertura mutua
Ventajas: *Sencillez; Ayuda mutua entre terminales; Buena utilizacin del espectro
Desventajas: Captura de una comunicacin por otra; Bloqueo en los receptores
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Modo de Explotacin (II)
Canales smplex a dos frecuencias:
-Soluciona el problema del bloqueo.
-Hay una frecuencia para cada sentido de la comunicacin (separadas 4 o 5 Mhz).
-La Tx y Rx del mvil se hace en momentos diferentes.
-Disminuye la interferencia entre estaciones base.
-Las estaciones mviles no pueden hablar entre s y slo pueden hacerlo con la base.
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Modo de Explotacin (III)
Canales Semidplex:
-Se logra comunicacin de todos con todos.
-Usa dos frecuencias: una para Tx y otra para Rx.
-La estacin base retransmite las seales que recibe (Talk Through).
-La estacin base Tx y Rx simultneamente gracias a un duplexor.
-La estacin mvil Tx y Rx en momentos diferentes (no tiene duplexor sino conmutador de antena).
-Usado en los sistemas PMR.
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Modo de Explotacin (IV)
Canales dplex:
-Similar al caso anterior.
-Las estaciones mviles tienen duplexor (pueden Tx y Rx simultneamente)
-Se requiere una pareja de frecuencias para enlazar cada mvil con la estacin base.
-No es posible la comunicacin mvil-mvil sin pasar por la base.
-Se usa en sistemas PMT.
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La interfaz Radio
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Enlaces
-Enlace Descendente (Down Link)
-Enlace Ascendente(UpLink) (Requiere Tcnicas de multiacceso)
-Alcance de la estacin Base (Talk Out)
-RetroAlcance (Talk back, de la estacin mvil)
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Tcnicas de duplexado
Permiten la comunicacin full-duplex entre mvil y BS Hay dos tcnicas:1. FDD (Duplexado por divisin de frecuencia)2. TDD (Duplexado por divisin de tiempo)
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FDD: Distribucin de frecuencias en la interfaz radio
f1 f2 f1 f2 f
UL DL
-Cada mvil se comunica a travs de un radiocanal
-Un radiocanal se compone de dos frecuencias (fi, fi)
-UL: menor potencia de transmisin en el mvil (menor atenuacin a menor frecuencia)
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TDD
El enlace ascendente y descendente operan en laMisma banda de frecuencias, utilizando diferentesslots
Down-link up-link
Permite asimetraLo que se prestaPara comunicacinDe datos
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Dimensiones de un proceso de radiocomunicacin
Frecuencia (f)
Espacio(s)
Tiempo (t)
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Distribucin de frecuencias en el canal mvil
f fB
BWSubBanda Inferior
BWSubBanda Superior
fI fi fi+1 fs fI fi fi+1 fs
f = fi+1 fi N=BW/f fn=fI + nf fn= fn+B
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Entidades y parmetros de la interfaz radio
PRAD
Pst
Pnext EI
ED PSD
C/N, C/I
SINAD
BER
Pnint
TxDeseado
TxInterfer.
Rxdeseado
PRAD: Potencia radiada aparente del Tx deseado; PSD: Pot. Seal deseada; ED: Campo elctrico del Tx deseado en la ant. Rx; EI:Campo elctrico interferente total
Perturbaciones: Pnext: Pot. Ruido externo; Pnint: Pot. Ruido Interno; Pst: Pot. Total Seales interferentes en el receptor
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ZONA DE COBERTURA
Es la superficie geogrfica dentro de la cual los terminales pueden establecer comunicacin con la estacin fija o entre s.
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COBERTURA RADIOELCTRICA (I)
Zona de Cobertura de la estacin Base:
Superficie en torno a dicha estacin en la que la seal disponible para los mviles tiene un valor superior a cierto umbral de funcionamiento.
Tericamente debera proporcionarse servicio a los mviles en cualquier punto de la zona de cobertura.
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COBERTURA RADIOELCTRICA (II)
Importancia de la Prediccin de la zona de cobertura:
Existe multiplicidad de trayectos, cada uno con variadas situaciones de propagacin.
Las prdidas de propagacin tienen carcter aleatorio debido a la variabilidad del terreno y la movilidad del Terminal.
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COBERTURA RADIOELCTRICA (III)
Estudios de Cobertura:
Se usan modelos tericos y empricos de propagacin que pueden ser automatizados por computador.
Se habla de cobertura en sentido estadstico.
Parmetros: Porcentaje de emplazamientos, Porcentaje de tiempo.
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CALIDAD DE LOS SISTEMAS MOVILES
Los parmetros de calidad de los sistemas mviles se traducen en objetivos de diseo. Ellos son:
Calidad de cobertura
Calidad del terminal
Calidad de disponibilidad
Calidad de Fiabilidad
Calidad de Fidelidad
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Parmetros de calidad de cobertura
z Extensin: local, regional, nacional, internacional.z Escenario de cobertura: calles, carreteras, interior
de vehculos, interior de edificios, subterrneos y tneles.
z Grado de cobertura: Porcentaje perimetral, porcentaje zonal de ubicaciones en que se consigue la comunicacin.
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Parmetros de Calidad del terminal
z Simetra del enlace bidireccionalz Ideal: Alcance = retro-alcancez Tipo de terminal: vehculo, transportable, de
mano.
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Parmetros de Calidad de disponibilidad
z Facilidad con que un terminal accesa y toma el canal radio.
z Depende de la cobertura y de la congestin de los canales radio disponibles.
z Parmetro: Probabilidad de bloqueo
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Calidad de fiabilidad
z Porcentaje de tiempo mximo admisible de interrupciones de los enlaces o cadas de llamadas debido a averas en equipos, fallos de alimentacin, interferencias intensas externas, etc.
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Calidad de Fidelidad
z Seal de Voz: inteligibilidad, claridad de la seal recibida (ausencia de parsitos, ruido, diafona).
z Seal de datos: Tasa de erroresz Parmetros de medida:
SINAD (Signal to Noise and Distortion ratio), Usada para sistemas analgicos
BER (Bit Error Rate), usada en sistemas digitales
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Evolucin y Panormica de los sistemas de comunicaciones mviles
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Radiotelefona Radiomensajera
PMR PLMN W-PABX Sistemas PblicosSealizacin Tonos SIMULCAST TelfonosCTSS, SELCALL sin cordn
Sealizacin Digital Sistemas Celulares AnalgicosTrunking (PAMR) 1Generacin Digitales
Analgicos MPT1327 (NMT-TACS-AMPS)
Trunking Digital Sistemas Celulares DECTTETRA, DSRR 2Generacin (GSM)
D-AMPS, IS-54,IS-94JDC, TFTS
Sistemas AVL Sistema DCS-1800
Comunicaciones Personales
UMTS-FPLMTS-IMT2000
Analgicos Tonos/VozSIMULCAST
Alfanumricos(POCSAG, EUROSIGNAL)
Digitales (ERMES)
Historia de las redes Mviles
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1 k
1 M
2 M
Bit/sMessaging
SMS
Voice
Graphics
text
Medium quality
High quality
Mobile Office
VideoUMTSUMTS
GPRSGPRS
2002
2000
GSMGSM10 k
1999 56 k
EDGEEDGE 2001115 k
384 k
Always
-on
Redes Mviles de Tercera Generacin (3G)
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Evolucin hacia (3G)
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GPRS: modulacion PSKEDGE: modulacin adaptativa
8PSK/PSK, Asignac. Varias ranuras.
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