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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
Capitulo 5: Sistemas Móviles Celulares
VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Introducción
• Gran desarrollo de los sistemas PMR en los 60s →
origen a los primeros sistemas PMT.
• Características de la telefonía básica & PMR.
• Los primeros sistemas PMT (urbanos) estaban
constituidos por una BS multicanal, con
considerable potencia y altura de antena para
asegurar cobertura en el DL y una serie de
receptores satélite multicanal para el UL (FDMA).
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Introducción (2)
• Los primeros sistemas tienen considerables
limitaciones.
– Un sistema PMT para una gran ciudad.
– Zona circular de radio 10 Km.
– Probabilidad de bloqueo: 1%.
– Un único sistema radiante con 40 transceptores (y 40
receptores satélite): 40 radiocanales.
– Suponiendo que todos los radiocanales se utilizan para
comunicación de voz, y cumpliendo el objetivo de
bloqueo del 1%, la intensidad de tráfico es de 29 Erlang.
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Introducción (3)
– La superficie de cobertura: π102=314km2.
– Densidad de tráfico es 29/314≈0.1Erlang/km2.
– Suponiendo un tráfico por terminal de 25 miliErlang, lo
que equivale a una densidad de 4 móviles/km2.
– Densidad de usuarios bastante baja.
– Un análisis de mercado pronostica valores cinco veces
mayores. (20 móviles/km2, 0.5 Erlang/km2).
– Intensidad de tráfico será: 157 Erlangs.
– Con 40 radiocanales, la probabilidad de bloqueo será:
75%.
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Introducción (4)
– Si se mantiene la probabilidad de bloqueo de 1% y el
tráfico = 157E → se necesitan 177 radiocanales.
(177>40)
– Limitaciones de crecimiento.
– Saturación rápida (EEUU años 60).
– En algunos países se contuvo la demanda mediante la
imposición de tarifas elevadas.
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Fundamentos de los Sistemas celulares
• 1947, D. H. Ring, ideó el concepto teórico
celular para resolver el problema de
capacidad.
– División de la zona de cobertura en regiones
pequeñas, denominadas celdas, de tamaño
variable en función de la demanda de tráfico.
– Reutilización de frecuencias en celdas
separadas por una distancia suficiente para que
la interferencia cocanal sea tolerable.
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Fundamentos de los Sistemas celulares(2)
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Fundamentos de los Sistemas celulares (3)
• Considerando el ejemplo anterior.
– La zona de cobertura se divide en celdas de 1.5
Km de radio.
– La superficie de cada celda supuesta circular:
7.1 Km2.
– Número de celdas: 45.
– La demanda de tráfico por celda (para una
densidad de 0.5E/Km2): 3.55E.
– 9 canales por celda (9 transceptores).
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Fundamentos de los Sistemas celulares (4)
– Si fuera posible la reutilización de frecuencias
en celdas adyacentes del sistema, se
necesitarian 9 (9<<177).
– La mejora es sustancial.
– Problema: interferencia cocanal.
– Distancia de reutilización.
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_ __ _
_ _ _
Número de radiocanalesIndice de reutilización
número de frecuencias disponibles
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Fundamentos de los Sistemas celulares (5)
– Una celda utilizará un conjunto de 9 canales.
– La celda cocanal utilizará el mismo conjunto de
canales.
– Agrupación celular (cluster): Conjunto de celdas
que emplean grupos diferentes de 9 canales.
– Suponiendo una agrupación celular de 12
celdas, el número de radiocanales necesarios
será 12*9=108 (108<177).
– Ahorro de 69 canales (39%).
– Índice de reutilización=(9*45)/108=3.75.
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Fundamentos de los Sistemas celulares (6)
– Se utilizan 4 agrupaciones de 12 celdas cada
una para el establecimiento de las 45 celdas
necesarias.
– Cada frecuencia se reutiliza 4 veces.
– A menor tamaño de agrupación menor será el
número de frecuencias necesarias.
• Se debe determinar el tamaño optimo de la
agrupación.
• Compromiso entre capacidad, eficiencia espectral e
interferencia.
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Fundamentos de los Sistemas celulares (7)
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Fundamentos de los Sistemas celulares (8)
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• La estructura celular únicamente asegura la
función de acceso con movilidad a una red
telefónica.
• Todas las BS han de estar conectadas a esa red
por enlaces punto a punto, cuyo conjunto se
denomina red fija asociada al sistema PMT celular.
• Para el funcionamiento del sistema celular se
requiere de funciones de localización (localization)
de móviles.
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• Traspaso (handover): en el curso de una comunicación la
MS sale de la cobertura de una celda y accede a otra, el
sistema debe efectuar la conmutación de la llamada a
algún canal de la celda en la que ingresa la MS.
• La localización y el traspaso se denominan funciones de
Gestión de Movilidad y son competencia de la red móvil y la
interfaz de radio respectivamente.
• Itinerancia (Roaming) capacidad de enviar y recibir
llamadas en redes móviles fuera del área de servicio
local de su compañía, es decir, dentro de la zona de
servicio de otra empresa del mismo país, o en un país
diferente.
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Fundamentos de los Sistemas celulares(10)
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Características de los Sistemas Celulares
• Gran capacidad.
• Uso eficiente del espectro radioeléctrico.
• Gran cobertura.
• Adaptación a la densidad de tráfico.
• Prestación de servicios con teléfonos portátiles.
• Amplia gama de servicios suplementarios al de
telefonía básica.
• Calidad de explotación (fidelidad, disponibilidad)
similar al de la telefonía fija.
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Características de los Sistemas Celulares (2)
• Aspectos de la calidad global.
–Cobertura.
–Capacidad.
–Fidelidad.
–Movilidad.
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• Calidad de cobertura.
– Porcentaje de superficie y de población.
• Rural.
• Urbano.
– Porcentaje de zona en la que se supera un
determinado umbral de señal (porcentaje de
cobertura zonal) y el porcentaje en que la
relación señal deseada/señal interferencia
supera cierto valor de referencia.
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Características de los Sistemas Celulares (3)
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Calidad de capacidad.
– Aptitud de la red celular para cursar la demanda
de tráfico en cada zona con un grado de servicio
(GOS) o probabilidad de bloqueo determinada.
– Capacidad limitada por el número de
frecuencias.
– Para atender una demanda de tráfico
determinada se debe acotar el tamaño de la
celda.
– Llamadas perdidas o fallos en los traspasos.
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Características de los Sistemas Celulares (4)
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• Cobertura y capacidad.
– Factores determinantes del tamaño de las
celdas.
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Características de los Sistemas Celulares (5)
Tipo de celda Cobertura Aplicación
Macroceldas 1-30 Km Rural, carreteras, poblaciones cercanas
Microceldas 0.2-2 Km Ciudades con elevada densidad de tráfico
y penetración en interiores de edificios
Picoceldas 4-200 m Interiores: aeropuertos, bancos, teatros,
centros comerciales.
Femtoceldas <100m Interiores: Hogar y oficina.
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Características de los Sistemas Celulares (6)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Calidad de fidelidad.
– Calidad de portador: BER.
– Calidad final: (S/N), índice de nitidez de la
señal percibida por el usuario. BER si es
datos.
• Función de la calidad de portador.
• Función de los códec de voz y datos
(estándares).
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Características de los Sistemas Celulares (7)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Calidad de movilidad.
– Grado de dificultad que experimenta el
móvil para registrarse o ser localizado.
– Desempeño de los algoritmos de traspaso
(velocidad de señalización).
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Características de los Sistemas PMT Celulares (8)
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Planificación celular
• Diseño de un sistema celular es una
actividad compleja.
– Cobertura radioeléctrica.
– Limitación de las frecuencias.
– Movilidad de los usuarios.
– Distribución del tráfico.
– Introducción de nuevos servicios.
– Factor económico
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Planificación celular(2)
• Planificación comprende las siguientes tareas:
1. Desarrollo de un modelo de tráfico (voz y otros
servicios) y un modelo de movilidad de los usuarios (en
función del tipo de zona).
2. Elección del tamaño y tipo de celdas en función de la
distribución de tráfico y de usuarios.
3. Diseño de la red o malla celular.
4. Elección de los sistemas radiantes.
• Plano horizontal (omnidireccional/sectorizado).
• Plano vertical (inclinación del haz (downtilt)).
5. Ajuste de las ubicaciones de BS a los emplazamientos
disponibles.
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Planificación celular(3)
• Tareas de la planificación (2):
6. Determinación de la cobertura básica y celdas mejor
servidas. Detección y tratamiento de puntos de
cobertura dudosa y entornos especiales (tuneles,
interiores, etc.).
7. Utilización de medidas radioeléctricas para apoyo de la
fase 5.
8. Asignación de frecuencias a las BS.
9. Evaluación de la relación señal deseada a señal
interferente para interferencia de la propia red y otros
sistemas.
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Planificación celular(4)
• Tareas de la planificación(3):
10. Definición de los planos de interconexión y transmisión
entre estaciones base y los controladores de
estaciones y centros de conmutación.
– La planificación parte de hipótesis sencillas y hace uso
de un modelo geométrico simple, por lo que es un
instrumento puramente teórico, que brinda información
preliminar acerca del sistema celular, permite
sistematizar el diseño de la red y tener una idea
general de las prestaciones de la red en cuanto a
cobertura y capacidad .
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Geometría de las redes celulares
• Antenas omnidireccionales.
– Zona de cobertura aproximadamente circular.
– Las coberturas circulares no recubren el plano o
producen traslapes (reducción de la eficiencia
espectral).
• Para la planificación se consideran
coberturas de tipo poligonal.
– Recubren el plano sin traslapes.
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Geometría de las redes celulares (2)
• Polígono.
– Triangulo.
– Cuadrado.
– Hexágono.
• La geometría celular proporciona ubicaciones de las BS y
los datos necesarios para los cálculos de interferencia,
tamaño de la agrupación y distancia de reutilización.
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23 3
4
RS
22S R
23 3
2
RS
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Geometría de las redes celulares (3)
• Modelo geométrico. (Retícula de planificación).
http://www.wolframalpha.com/input/?i=hexagon
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3d R
2 23 3 3
2 2c
R dS
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• Dadas dos estaciones situadas en P(m,n) y Q(k,l)
la distancia entre ellas es:
– Donde
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Geometría de las redes celulares (4)
2 2 2 2( , )D P Q i j i j d
i m k
j n l
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– Por sencillez, situando la celda de referencia en el origen
de coordenadas (k=l=0) y siendo (m,n) las coordenadas del
nodo donde se ubica la celda cocanal .
• Distancia de reutilización (D)
• El cuadrado de la distancia de reutilización normalizada por el paso
de la retícula (d) es un número entero N (número rómbico):
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Geometría de las redes celulares (5)
2 2 2 2D m n m n d
2
2 2Dm n m n N
d
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• El área del rombo cocanal es:
– Luego el área del rombo cocanal equivale al área de N rombos elementales de
lado d asociados.
– El área del rombo cocanal es equivalente al de N celdas.
– El rombo cocanal genera por traslación la distribución repetitiva y sistemática de
BSs en el plano.
• De conformidad con la geometría celular, únicamente
son posibles tamaños de agrupación de valor N, siendo
N un número rómbico.
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Geometría de las redes celulares (6)
2 23 3
2 2RC
d DS N
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
m n N
0
1
1
1
-1
-1
2
0
2
1
2
3
2
3
2
3
4
3
7
13
3
7
12
9
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Geometría de las redes celulares (7)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• En la planificación se suele tomar como
referencia el radio celular R. Expresando la
distancia de reutilización D en función de R:
– Luego
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Geometría de las redes celulares (8)
2 2
2 2
3
3
3
d R
D Nd
D NR
D N R
21
3
DN
R
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
– Por ejemplo para una agrupación de 7 celdas, la
distancia de reutilización normalizada es:
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Geometría de las redes celulares (9)
21 4.6D R R
7
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
– Si el área de cobertura total es ST, y si el área de una
agrupación es igual a SRC, el número de agrupaciones
será:
– Q es también el índice de reutilización, por lo que si el
número de canales por celda es K, la red dispondrá de
QKN canales en total.
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Geometría de las redes celulares (10)
2
1 1
1
32
T T
RC C
T
S SQ E E
S NS
SQ E
D
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Al considerar sectores, se debe disponer en el
centro de la celda de conjuntos de transceptores y
asignar cada conjunto a una antena con la
directividad adecuada.
• Vector de directividad: vector situado en el eje del lóbulo
principal de radiación.
• Generalmente una celda se divide en tres sectores, con los
vectores de directividad separados 120° (N, SE y SO).
• El área de cada sector será un tercio del área de la celda
origen o celda madre.
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Geometría de las redes celulares (11)
2 2
sec
1 1 3 3 3
3 3 2 2tor C
R RS S
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Geometría de las redes celulares (12)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Geometría de las redes celulares (13)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Geometría de las redes celulares (14)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• “N/M”
– N: número de emplazamientos (A,B,C,…).
– M: el número total de celdas por agrupación (1,2,3,…)
(sentido horario desde el norte).
– M/N: número de celdas por emplazamiento.
• Ejemplo
– Disposición 7/21: 21 celdas y 7 emplazamientos de 3
celdas cada uno. B-3, celda SO emplazamiento B.
– Disposición 4/24: 24 celdas y 4 emplazamientos de 6
celdas cada uno. D-4, celda S emplazamiento D.
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Geometría de las redes celulares (15)
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Geometría de las redes celulares (16)
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Geometría de las redes celulares (17)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Geometría de las redes celulares (18)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
División celular
• Fase inicial → baja demanda de tráfico →
pocas celdas, de gran tamaño.
• Si el número de celdas no supera el de una
agrupación → la calidad del sistema solo es
afectada por ruido (no interferencia del
sistema).
• Compromiso entre costo y calidad.
• C/N=18dB en el 90% de las ubicaciones →
celdas radio máximo 15Km. UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
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División celular (2)
• Evolución del sistema → incremento de tráfico en
algunas celdas (centros urbanos) → saturación →
Probabilidad de bloqueo (GOS) crece.
• Se deben dotar a esas celdas de un mayor número
de radiocanales y/o efectuar una subdivisión de
una celda grande en otras de tamaño más
reducido.
• En las nuevas celdas el tráfico a cursar es menor,
por lo que manteniendo los mismos recursos de
canales se reduce la probabilidad de bloqueo.
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Considerando una celda de área Sc, que dispone de K
canales. Si la probabilidad de bloqueo es p y la densidad
de tráfico ρ(Erlang/Km2) .
• Si K permanece fijo, todo incremento de ρ, se traduce en
un aumento de p (degradación de la calidad).
• Si no es posible aumentar K, se debe compensar el
crecimiento de la densidad de tráfico con una disminución
de Sc, mediante de la subdivisión celular.
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División celular (3)
,cp B S K
9
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• La división celular, junto con el reuso de
frecuencias, permiten que las redes
celulares se adapten al crecimiento de la
demanda.
• La sectorización de una celda
omnidireccional, es de por sí ya una forma
de subdivisión celular.
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División celular (4)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Cada fase de división celular se realiza por mitades:
– Reduce a la mitad el radio de la celda, con lo que su área se divide
por cuatro.
– Multiplica por cuatro, aproximadamente, el número de celdas
necesarias para la cobertura de la zona donde se aplica.
– Multiplica por cuatro la capacidad de tráfico.
– Requiere mayor precisión en la ubicación de las BS.
– Aumenta la probabilidad de traspasos entre celdas.
– Genera un mayor volumen de tráfico de señalización y de
procesamiento de datos en el centro de control.
– Aumenta los costos, al ser necesarias un mayor número de BS.
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División celular (5)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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División celular (6)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Ejemplo en la agrupación de 7 celdas.
– Se inicia con 7 celdas grandes omnidireccionales, de
500 Km2 de superficie cada una y un radio aproximado
de 14 Km.
– Primera fase sectorización, estableciendo 3 celdas por
emplazamiento original con antenas directivas. (modelo
celular 7/21).
– Segunda fase, subdivisión celular por mitades desde el
modelo 7/21 para llegar a un número de ubicaciones
cuatro veces mayor y celdas de la cuarta parte de área.
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División celular (7)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Ejemplo en la agrupación de 7 celdas(2).
– Suponiendo que se dispone de 294 radiocanales de
tráfico, que el tráfico por abonado es 25mE y la
probabilidad de bloqueo del 1%.
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División celular (8)
294_ _ _ _ 42
7Número de canales por celda
1(42;0.01) 30.77cA B Erlangs
2
30.770.06154
500
c
c
A Erlangs
S Km
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Ejemplo en la agrupación de 7 celdas(3).
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División celular (9)
2
2_ _ _ _ 2.4616
0.025
usuariosNúmero de abonados por Km
Km
2_ _ _ _ _ _ *
_ _ 2.4616*3500 8615.6
Número total abonados Número de abonados por Km S
Número total abonados usuarios
10
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Ejemplo en la agrupación de 7 celdas(4).
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División celular (10)
Etapa Radio
celular
[Km]
Número
de
celdas
Área
Celular
[Km2]
Canales/
celda
Tráfico/
celda
Densidad
de
Tráfico ρ
[E/km2]
Número
total de
abonados
1
2
3
4
14
8
4
2
7
21
84
336
500
166
41.6
10.4
42
14
14
14
30.77
7.35
7.35
7.35
0.06
0.04
0.17
0.70
8615
6174
24696
98784
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División celular (11)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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División celular (12)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Control de interferencia cocanal con la
división celular :
– Control de potencia
– Inclinación de antena (downtilt)
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División celular (13)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Efecto de la inclinación mecánica en los patrones
de radiación de una antena tipo sectorizada.
– No inclinación mecánica.
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División celular (13)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Efecto de la inclinación mecánica en los patrones
de radiación de una antena tipo sectorizada(2).
– Inclinación mecánica =7°.
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División celular (14)
11
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Efecto de la inclinación mecánica en los patrones
de radiación de una antena tipo sectorizada(3).
– Inclinación mecánica =15°.
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División celular (15)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Traspaso (handoff, handover)
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División celular (16)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Traspaso (handoff, handover) (2)
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División celular (17)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Interferencia en los Sistemas Celulares
• El calculo de interferencia constituye la tarea básica de la
planificación celular.
• C/I
• I=potencia global de interferencia. Se supone que todas las
señales interferentes son no correlacionadas (trayectos de
propagación diferente) y por lo tanto la potencia de
interferencia es la suma de todas las potencias.
• Dos situaciones de interferencia:
– Interferencia en el enlace de bajada: de estaciones base sobre una
estación móvil.
– Interferencia en el enlace de subida: de estaciones móviles sobre
estación base.
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Interferencia en los Sistemas Celulares
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Interferencia en los Sistemas Celulares (2)
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Interferencia en los Sistemas Celulares (3)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Interferencia en los Sistemas Celulares (4)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Interferencia en los Sistemas Celulares (5)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Asignación de frecuencias en sistemas
celulares
• La teoría celular busca optimizar el uso de frecuencias.
• Existen nuevas estrategias (tema abierto).
• Objetivo: asignar a cada celda un conjunto de
frecuencias adecuado al volumen de tráfico que debe
atender, teniendo en cuenta márgenes de crecimiento.
• El conjunto de frecuencias deben coordinarse de forma
que satisfagan los requisitos de relación de protección
cocanal e interferencia de canal adyacente.
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Asignación de frecuencias en sistemas
celulares(2)
• La protección cocanal queda controlada con la
elección del tamaño y tipo de agrupación celular y
el control de cobertura de estaciones base.
• La interferencia de canal adyacente impone ciertas
restricciones en las asignaciones de canal:
– Celdas vecinas: sectores de una misma BS.
– Celdas colindantes: Frontera común pero
pertenecientes a diferentes BS.
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Para garantizar valores adecuados de
protección contra interferencia de canal
adyacente se exige la separación entre
frecuencias asignadas a la celda:
– Mayor o igual que tres canales dentro de una
misma celda.
– Mayor que dos canales en celdas vecinas.
– Mayor que un canal en celdas colindantes.
UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
Asignación de frecuencias en sistemas
celulares(3)
13
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Las BS de las redes celulares tienen sus
transceptores conectados a una antena común, a
través de combinadores → aislamiento adecuado
→ no se genera interferencia de intermodulación
significativa.
• Redes celulares cobertura nacional → Se debe
coordinar la asignación de frecuencias en fronteras
con otros países.
• Se deben coordinar la asignación de frecuencias
entre operadores.
UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
Asignación de frecuencias en sistemas
celulares(4)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Métodos de asignación de frecuencias
– Asignación fija.
• Método geométrico.
• Método heurístico.
– Asignación dinámica.
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Asignación de frecuencias en sistemas
celulares(5)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Arquitectura de redes celulares.
• Los sistemas PMT son redes telefónicas
completas.
– Elementos de transmisión.
– Elementos de conmutación.
• Redes Terrestres Móviles Publicas (PLMN, Public
Mobile Land Networks).
– BS. Interfaz aérea (air interface) o radioeléctrica.
– Las BS se conectan a dispositivos de control: el
Controlador de Estación Base (BSC, Base Station
Controller), y los Centros de Conmutación del Servicio
Móvil (MSC, Mobile Switching Centers).
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
– Los MSC ejecutan funciones de señalización, transporte y
conmutación (enrutamiento) necesarios para el
establecimiento de llamadas originadas o terminadas en
las MS.
– Para la cobertura de un país, una PLMN utiliza varios MSC
interconectados entre si.
– Aunque PLMN es una red autonoma, debe estar conectada
con redes fijas convencionales: Red Telefónica Conmutada
Pública (PSTN, Public Switched Telephone Network), la
Red Digital de Servicios Integrados-RDSI (ISDN, Integrated
Digital Services Network). Para ello existen MSC
especializados (gateway MSC) con las interfaces
necesarias para la interconexión.
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Arquitectura de redes celulares (2).
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
– Red fija o infraestructura: conjuntos de medios y
dispositivos para interconexión de las BS con sus
controladores (BSC, MSC).
– Los enlaces de red fija transportan tráfico de voz y
datos, así como información de señalización.
– La PLMN debe asegurar la función de movilidad de los
abonados.
– Un usuario puede efectuar, recibir o mantener una
llamada en todo momento y desde cualquier lugar de la
zona de cobertura establecida, con una determinada
calidad.
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Arquitectura de redes celulares (3).
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
– El usuario al encender su móvil se registra en el sistema
como usuario activo.
– La red debe efectuar un seguimiento de los usuarios
activos manteniendo registro de situación de los
mismos.
– La red debe disponer de los medios para mantener una
comunicación en traspaso de una celda a otra.
– La red debe disponer de protección para asegurar que
solo acceden a la red usuarios de la misma.
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Arquitectura de redes celulares (4).
14
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
– El funcionamiento de un sistema celular requiere
de las siguientes facilidades:
• Registro del móvil y su actualización: itinerancia
(roaming).
• Aviso o notificación al móvil de llamadas entrantes
(paging).
• Traspaso (handover).
• Seguridad de las comunicaciones: autenticación y
encriptación.
• Sintonización automática y rápida por parte del móvil
de las frecuencias y canales.
UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
Arquitectura de redes celulares (4).
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
– Para la realización de las funciones
mencionadas, se debe disponer de un sistema
de señalización avanzado, soportado sobre los
canales de control y que cumple con los tres
primeros niveles del modelo de referencia OSI.
– Área de servicio (Service Area): zona en la
que una MS puede ser alcanzada por un
abonado de la red telefónica fija sin que tenga
que conocer la situación actual del móvil dentro
del área.
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Arquitectura de redes celulares (5).
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA - VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ
Arquitectura de redes celulares (6).
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA - VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ
Arquitectura de redes celulares (7).
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA - VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ
Arquitectura de redes celulares (8).
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
Arquitectura de redes celulares (9).
15
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA - VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ
PSTN, ISDN
ATM,
Internet...
RNC 2 RNC 1
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
Esquema de un Sistema Celular (10)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Arquitectura de redes celulares (11).
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Arquitectura de redes celulares (12).
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Canales en Sistemas Celulares
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Canales en Sistemas Celulares
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Tipo de llamadas
16
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Tipo de llamadas
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Tipo de llamadas
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Control de Potencia
• En sistemas celulares es necesario el
control dinámico de potencia
– Minimizar la potencia en la señal
transmitida desde el móvil
Reducir la interferencia cocanal, disminuir la
exposición, y conservar la energía de la
batería.
– Control en lazo abierto y cerrado.
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Estructura en Bloques de una MS
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Patrón de radiación antena sectorizada BS.
• Apertura horizontal=120°
• Apertura vertical=11°
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Perdidas cable coaxial
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17
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Múltiples niveles de cobertura
• Multicapas.
• Traslape en el área de cobertura de las
estaciones base.
• Celda superior (overlay).
• Celda subordinada (Underlay).
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Múltiples niveles de cobertura (2)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Múltiples niveles de cobertura (3)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Múltiples niveles de cobertura (4)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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High-tier
Low-tier
Satellite
High Mobility Low Mobility
Wide Area
Regional Area
Local Area
Múltiples niveles de cobertura (5)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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La Revolución de las Comunicaciones
Móviles e Inalámbricas
18
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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La Revolución de las Comunicaciones
Móviles e Inalámbricas (2)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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La Revolución de las Comunicaciones
Móviles e Inalámbricas (3)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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La Revolución de las Comunicaciones
Móviles e Inalámbricas (4)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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La Revolución de las Comunicaciones
Móviles e Inalámbricas (5)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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La Revolución de las Comunicaciones
Móviles e Inalámbricas (6)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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La Revolución de las Comunicaciones
Móviles e Inalámbricas (8)
19
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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La Revolución de las Comunicaciones
Móviles e Inalámbricas (9)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Desarrollo Cronológico Año Estados Unidos Europa y Japón
1934 Creación FCC
1946 Primer sistema comercial ATT y Bell Labs
1947 Concepto de sistemas celulares Bell-Labs
1969 Primer Sistema Celular Disponible – Sistema Bell
1975 Ciudad de Nueva York. Sistema Móvil Bell
1979 Red de prueba de AMPS NTT-Japón
1981 C-Netz (Alemania), NMT 450 (Suecia)
1982 Desarrollo de GSM (Groupe Speciale Mobile)
1983 AMPS Comercial TACS, Radiocom.(Francia)
1986 NMT 900
1987 Búsqueda nuevas alternativas a AMPS ETACS(UK)
1988 Se crea CTIA. Se publica el estándar IS-41
1991 TIA. Estándar IS-54 telefonía celular Digital
1992 GSM Comercial operando en 1800 MHz, PDC en Japón en
800 y 1500 MHz
1994 Qualcomm Introduce CDMA. FCC licita PCS (1900 MHz).
Colombia introduce AMPS. Norma IS-136.
1995 PCS Comercial utilizando IS-136 y IS-95 en 1900. GSM
también hace su arribo.
PHS en Japón
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Desarrollo Cronológico (2) 1996 Definición de 3G – Nombre oficial IMT-2000. NTT-DoCoMo en laboratorio CDMA de Banda Ancha
1999 IS-95B Especificación WCDMA (Release 99)
2000 GSM-GPRS. Ley 555 PCS en Colombia
2001 3G-1X EDGE IMT 2000 1X MC Asia
2002 3G-1X-EVDO, Licitación PCS en Colombia W-CDMA (Japón)
2002 Visión ITU-4G. IMT-Avanzado
2002 Especificación Inicial 3GPP Release 5. (HSDPA, IMS)
2003 GSM/GPRS en Colombia
2005 Especificación inicial 3GPP Release 6. (HSUPA,
MBMS).
2005 OFDMA para LTE (High Speed OFDM Packet
Access (HSOPA) = Evolved UMTS Terrestrial Radio Access (E-UTRA))
2005 Redes Pre-WiMAX Móvil (4G). (IEEE 802.16e-2005)
Mobile Wireless Broadband Access (MWBA)
EDGE en Colombia.
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Desarrollo Cronológico (3)
2007 Especificación inicial 3GPP Release 7. (HSPA+).
2008 W-CDMA. HSDPA en Colombia (3.5G)
2008 Especificación inicial 3GPP Release 9. (LTE).
2009 Redes Pre-LTE Wimax Móvil.
2009 UMB (Ultra Mobile Broadband) Lanzamiento redes LTE en Estocolomo y Oslo.
2009 Especificaciones iniciales sobre LTE avanzado
(finalizar 2011)
2011 Subasta espectro Colombia en 2500 MHz
LTE comercialmente en Colombia
2013 Subasta espectro en Colombia 2500 MHz, 1700/2100
MHz.
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Generaciones de Sistemas
Comunicaciones móviles e Inalámbricos
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
Generaciones de Sistemas de
Comunicaciones móviles e inalámbricos
http://information-technology-topics.blogspot.com/2011/09/cellular-generations-0g-1g-2g-3g-4g-5g.html
20
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Generaciones de Sistemas de
Comunicaciones móviles e inalámbricos
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Generaciones de Sistemas de
Comunicaciones móviles e inalámbricos
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA - VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ
Generaciones Sistemas de
Comunicaciones Móviles e Inalámbricos
Características 1G 2G 3G 4G
Espectro (450 y 900)MHz (900 y
1800/1900)MHz
2 GHz 700 MHz, 1700/2100
MHz 2500 MHz
Método de acceso múltiple
FDMA Analógico FDMA/TDMA CDMA OFDM
Soporte de voz
Telefonía básica identificador de
llamada, correo de voz.
Conferencia, video
de baja calidad.
video de alta
definición
Característica mensajeria
No Solo Texto Gráficas y texto
formateado
Mensajería Unificada
La telefonía celular mundial tiene tres generaciones bien definidas, con una cuarta en vía. Las tecnologías 2.5G y 3.5G incrementan las velocidades de transmisión de datos de sus
respectivos sistemas utilizando agregación de canales, mayores anchos de banda, reduciendo latencias, utilizando esquemas de modulación de alto orden junto con técnicas avanzadas de
codificación de canal..
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Generaciones Sistemas de
Comunicaciones Móviles e Inalámbricos
Características 1G 2G 3G 4G
Soporte a datos
No Conmutación de
circuitos, (Conmutación por
paquetes 2.5G)
Conmutación de
paquetes
IPv6
Tasa de datos objetivo
No 14.4 Kbps (115 kbps
en 2.5G)
2 Mbps (10 Mbps en
3.5G)
100 Mbps
Tasa de datos real
No 9.6 Kbps (40 kbps en
2.5G)
64 kbps 2 Mbps
Interfaz con otros
dispositivos
Acoplador acustico RS232, IrDA IEEE 802.11,
Bluetooth
IEEE 802.11,
Bluetooth NFC
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Generaciones Sistemas de
Comunicaciones Móviles e Inalámbricos Características 1G 2G 3G 4G
Tecnología
AMPS, TACS, NMT TDMA, GSM, CDMA,
PDC, (GPRS)
CDMA 20001X EV DV,
UMTS, EDGE
LTE, WiMAX
Tipo
Analógico,
Macroceldas
Digital
Macro y Micro celdas.
Digital
Macro, Micro, Nano y Pico celdas.
Pico y femtoceldas
Servicio
Telefonía Móvil Telefonía móvil
CDPD SMS
Datos a baja
velocidad (14.4-64 Kbps)
Videoconferencia (2.5G).
Internet Inalámbrico
(WAP, i-mode) (2.5G)
Telefonía móvil de
alta capacidad. Internet Móvil (WAP,
i-mode)
144 Kbps-2Mbps. Multimedia. MMS
Localización remota,
Realidad virtual móvil, el verdadero
Internet Inalámbrico
Disponible 1980-1994 (aun se
utiliza)
1995-2001
(Presente)
2002-2010
(Parcialmente)
2010-2020
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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• Desarrollado por AT&T Bell Labs a finales de los setenta. Comercialmente por primera vez en 1983 en Chicago.
• Opera en la banda de 800 MHz. Utiliza modulación en FM y cada canal ocupa un ancho de banda de 30 KHz.
• NAMPS (Narrowband AMPS): Motorola desarrolló este sistema con el fin de aumentar la capacidad de AMPS. Utiliza canales de 10 KHz de ancho de banda. Sacrifica calidad del audio.
• El canal de control a 10 Kbps es modulado con FSK
AMPS (Advanced Mobile Phone System)
21
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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TACS (Total Access Communication
System)
• Muy similar al AMPS, pero el ancho de banda del canal de RF es de 25 KHz. Se utilizó principalmente en Inglaterra.
• Opera en la banda de 890-915 MHz y 935-960 MHz
• El canal de control a 8 Kbps es modulado con FSK.
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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NMT Nordic Mobile Telephone
• 400 MHz y 900 MHz
• Se utilizó principalmente en Suiza, Suecia y España.
• Empleaba modulación FM y el ancho de banda del canal de RF era de 12.5 KHz.
• Se utilizó en Colombia por parte de algunas empresas de servicios, particularmente EEPPM y EDA. Todavía existen algunos de estos sistemas operando.
• Señalización FFSK a 1200bps
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Otros Sistemas
• CNetz-450: Utilizado principalmente en Alemania y Portugal. Modulación FM, ancho de banda del canal RF de 10 KHz.
• Radiocom 2000: Desarrollado en Francia, utiliza modulación FM, el ancho de banda del canal RF es de 12.5 KHz.
• RMTS: Desarrollado en Italia, el ancho de banda del canal es de 25 KHz.
• NTT: Desarrollado en Japon. Opera en la banda de 800 MHz. Señalización a 300 bps
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Diferencias entre los sistemas de
primera y segunda generación
• Canales de tráfico – 1G: analógicos; 2G: digital
• Encriptación – 2G
• Detección y corrección de errores – 2G.
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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TDMA/IS-136
• La especificación TDMA fue definida en 1988 por
TIA.
• Desarrollo de los estándares TDMA:
D-AMPS/IS-54.
TDMA/IS-136.
TDMA/IS-136+.
TDMA/IS-136HS.
UWC-136.
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Bandas de Frecuencia para TDMA/IS-136
22
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Características principales de TDMA/IS-136
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Características principales de TDMA/IS-136(2)
http://www.privateline.com/PCS/Framesandlayers.htm
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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• Sistema Digital.
• FDMA/TDMA.
• FDD.
• Brinda una velocidad de 48.6 Kbps por portadora radio.
• La eficiencia espectral es de 1.62 bps/Hz
• Utiliza modulación π/4 DQPSK.
• Emplea un CRC de 7 bits y codificación convolucional de
tasa ½, con entrelazado (interleaving).
• Los canales de control se basan en los de AMPS.
• Plan de reuso de frecuencias N=7.
• VSELP: Vector Sum excited linear prediction.
• Soporta estructura jerarquica de celdas (HCS).
Características Principales de TDMA/IS-136 (3)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
Rango de frecuencia Rx: 869-894 MHz; Tx: 824-849 MHz
Técnica de acceso múltiple TDMA/FDMA
Método de duplexación FDD
Número de canales 832 (3 users per channel)
espaciamiento entre canales /
ancho de banda 30 kHz
Modulación π/4 DQPSK
Velocidad de transmisión de datos 48.6 kbps
Eficiencia espectral 1.62 bps/Hz
Características Principales de TDMA/IS-136 (4)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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•TDMA/IS-136 utiliza la tecnología CDPD (Cellular
Digital Packet Data – Servicio Celular Digital de
Paquetes de Datos) para la transmisión de datos.
•Velocidad de 19.2 Kbps.
•La red CDPD se superpone a la red TDMA/IS-136.
•También utiliza la tecnología SMS (Short Message
Service – Servicio de Mensajería Corta).
Transmisión de Datos en TDMA/IS-136
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Arquitectura del sistema TDMA/IS-136
BS
MS
GMSC A
MSC/ VLR
HLR
PSTN ISDN
PLMN
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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•Definido en 1989 por ETSI. Norma Paneuropea
•En 1991 se instaló la primera red GSM
precomercial, dando inicio a la operación comercial
en el año 1992.
•GSM es la principal norma global de 2G en
términos de número de subscriptores y área de
cobertura. Además, es la tecnología base para
evolucionar hacia UMTS (Sistema Universal de
Telecomunicaciones Móviles) de IMT 2000.
GSM – Global System for Mobile
Communications
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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• Tecnología de transmisión digital (Digitaliza y comprime voz y datos).
• FDMA/TDMA.
• FDD.
• Espaciamiento entre portadoras de 200 KHz.
• 8 TS.
• Servicios de voz y datos por conmutación de circuitos.
• Velocidad de transmisión de 9.6 Kbps por canal.
• Utiliza modulación GMSK.
• Plan de reuso de frecuencia N=4.
Características Principales de GSM
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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• Soporta estructura jerárquica de celdas (HCS).
• Provee algoritmos de encriptación.
• Uso de SIM (Subscriber Identity Module)
• Control de potencia.
• Roaming global.
• Generación de economías de escala.
• Utiliza un codificador de fuente RELP (Residually
Excited Linear Predictive Coder).
Características Principales de GSM (2)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Bandas de Frecuencia para GSM
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Características Principales de GSM (3)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA - VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ
Transmisión de Datos en GSM
• SMS
• HSCSD (High Speed Circuit Switched Data).
• Servicio portador de GSM.
• Conexión con redes TCP/IP.
• Provee baja latencia.
• Mejor desempeño para flujo continuo de datos.
• Aplicaciones: correo electrónico, descarga de archivos,
WWW y transferencia de vídeo en tiempo real.
• Prioridad a las llamadas de un solo canal (1TS) sobre las
multicanal (máximo 4TS).
• Velocidad de transmisión de datos 57 Kbps
• GPRS (General Packet Radio Service) 114 Kbps
24
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
Arquitectura del Sistema GSM
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Arquitectura del Sistema GSM (2)
MS
BSS
BTS BSC Abis
OSS
GIWU
PDSN
SS
EIR
GMSC MSC/ VLR
HLR
A
AUC
MNS
MXE
PSTN ISDN PLMN
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Arquitectura del Sistema GSM (3)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA - VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ
• Qualcomm.
• La especificación del estándar norteamericano CDMA/IS-95
empezó a definirse por TIA en 1991.
• Compatibilidad con AMPS
• Desarrollo de los estándares CDMA:
• CDMA/IS-95.
• CDMA/IS-95A.
• CDMA/IS-95B.
• cdmaOne.
• Su lanzamiento comercial: Septiembre de 1995.
CDMA/IS-95
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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• CDMA/IS-95: Tecnología de transmisión digital que
utiliza como técnica de acceso FDMA/CDMA.
• Espaciamiento de portadora de 1.25 MHz para
servicios de voz y datos.
• Se basa en la técnica de espectro ensanchado de
secuencia directa (DSSS – Direct Sequence Spread
Spectrum).
• Asigna un código ortogonal único a cada usuario
(código Walsh).
Características Principales de CDMA/IS-95
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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• Cada portadora soporta (teóricamente) 64 códigos Walsh (64 usuarios).
• Resistencia a multitrayectoria.
• Privacidad.
• La velocidad de la secuencia de Pseudo Ruido (PN) es de 1.25 Mcps.
• Velocidad de transmisión de 9.6 – 14.4 Kbps por canal.
• Utiliza modulación OQPSK.
• Alta Eficiencia espectral debido a la reutilización de N=1.
• Control de potencia.
• CDMA proporciona traspaso suave (soft handover).
• El codificador es QCELP (Qualcomm Code Excited Linear Predictive), de tasa variable, con un mínimo de 1200 bps.
Características Principales de CDMA/IS-95 (2)
25
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Características Principales de CDMA/IS-95 (3)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Bandas de frecuencia para CDMA/IS-95
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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• CDMA/IS-95 maneja una velocidad de transmisión de datos por conmutación de circuitos de 9.6 – 14.4 Kbps por canal.
• El módulo IWF permite que la red CDMA/IS-95 se conecte con redes de datos públicas o privadas.
Transmisión de Datos en CDMA/IS-95
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Arquitectura del sistema CDMA/IS-95
MS BTS BSC IOS
PSTN
IWF
HLR/ AUC
MSC/ VLR
Otras redes ATM / IP
Servidor
HDML
Red ATM / IP del operador
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Tecnologías 2G AMPS D-AMPS GSM CDMA
Frecuencia de operación
800 MHz 800 & 1900 MHz 900 y 1800 MHz (Eu) 800 y 1900
MHz (EU)
800 & 1900 MHz
Ancho de canal 30 KHz 30 KHz
200 KHz
1.25 MHz
Usuarios por Canal
1 3 8 20
Separación de Canal
Frecuencia Frecuencia
Y tiempo
Frecuencia y tiempo
Frecuencia
Y código
Arquitectura de red
IS-41 IS-41 GSM-MAP IS-41
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Tecnologías Celulares
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Capacidad de los Sistemas
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Capacidad
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Velocidades de Acceso
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Servicio principal voz
SMS
Servicios avanzados de
datos(WAP, Ringtones y logos)
PDA
Despliegues de color
Bluetooth & WLAN
Servicio principal voz
SMS
Mensajeria de texto
Capacidades de modem para conexión
de PC (7-14)Kbps
Servicios en las Generaciones
Analógica 2G 2.5G 3G
Primera generación
Solo servicios de voz
Servicio voz
SMS/MMS/EMS
Video MPEG4
Servicios basados en localización (habilita
GPS)
Computación Móvil con Acceso a Internet de
alta Velocidad
Comercio Móvil
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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2000
384
144
128
64
32
9.6
0
Velo
cid
ad tra
nsm
isió
n d
e d
ato
s -
Kbps
1G
Voz
Teléfono-Voz
Datos, clima, tráfico,
Noticias, Deportes, acciones
Correo de
voz
Fax
Mensajeria de texto
y Audio Streaming
2G
Publicidad
electrónica
Periódico
Electrónico
Radio
móvil
3G
Video Streaming e
Internet de alta
velocidad
TV móvil
Video
vigilancia, Video Mail,
viajes, clima,
Trafico, Noticias.
Comercio
móvil
Servicio
Médico Remoto
(Imágenes
Medicas)
Videoconferencia
(alta calidad)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Motivos para 3G Convergencia de las redes móviles y las redes de datos, y la Oferta/Demanda avanzada de servicios y aplicaciones.
27
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Promotor Desarrollo 3G
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Tercera Generación
Evolución de los sistemas de comunicación
inalámbrica que sigue a los sistemas de segunda
generación.
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Principales Características 3G
• Calidad voz comparable a la PSTN.
• Soporte de servicios de datos por conmutación de circuitos y paquetes.
• Alta velocidad en transmisión de datos (144 Kbps, 384 Kbps, 2 Mbps).
• Transmisión de datos asimétrica y simétrica.
• Interoperabilidad entre estándares.
• Roaming global.
• Geo-Localización.
• Velocidades de transmisión de datos variables y fijas, ancho de banda por demanda.
• Uso eficiente del espectro.
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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• Mayor capacidad y eficiencia espectral,
comparado con los sistemas de 2G.
• Interconexión con sistemas celulares de 2G y
servicios móviles por satélite.
• Roaming global entre distintos operadores IMT
2000.
• Economías de escala y normas globales que
cumplan con las necesidades del mercado en
masa.
Principales Características 3G (2)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Ideal 3G-IMT2000
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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La Realidad…Mucha Variedad
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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El trabajo está basado en las recomendaciones de la ITU (Unión
Internacional de Telecomunicaciones) para IMT 2000
(Telecomunicaciones Móviles Internacionales 2000).
En la actualidad, las cinco interfaces de radio terrestres
estandarizadas para IMT 2000 son:
• IMT DS / UTRA FDD (WCDMA FDD).
• IMT TC / UTRA TDD (WCDMA TDD).
• IMT MC / CDMA2000.
• IMT SC / UWC-136.
• IMT FT / DECT.
Estandarización de los Sistemas 3G
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Estandarización de los Sistemas 3G
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Normalización de IMT 2000
ITU IMT 2000 MARCO IMT 2000
Tecnologías Radio IMT 2000
Organizaciones de
Especificaciones Técnicas
UTRA FDD / TDD
CDMA2000 UWC-136 DECT
3GPP
EE.UU. Europa China Japón Corea
EE.UU. China Japón Corea
EE.UU. Europa
Europa
3GPP2 UWCC Proyecto ETSI /
DECT
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Bandas IMT2000
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Camino de evolución de 2G hacia 3G
GPRS
EDGE
GERAN
GSM TDMA/IS-136 CDMA/IS-95
CDMA 2000 1X
CDMA 2000 1X EV-DO
UMTS UWC-136 CDMA 2000 1X EV-DV
Caminos TDMA/IS-136
Caminos GSM
Camino CDMA/IS-95
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Evolución de los Sistemas Móviles
Inalámbricos
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Evolución de GSM
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Evolución GSM (2)
GSM básico
HSCSD
GPRS
EDGE
WCDMA
1997
1998
1999
2000
2002-
Voz
Datos: 9.6 kbps y SMS
Conmutación Circuitos
Hasta 57 kbps
Voz: AMR (Adaptative Multi-Rate)
Datos: Conmutación Paquetes (153Kbps)
Datos: 384 kbps
Datos: 2 Mbps
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Evolución GSM (3)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Evolución GSM (4)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Evolución CDMA Camino evolutivo planteado por el CDG (CDMA Development Group)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Evolución CDMA
30
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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2G 2.5G 3G
2001 2002 2003
CS GSM 07.07 (9.6 – 28.8 Kbps) GSM HSCSD (28.8 – 56 Kbps)
GPRS (115 Kbps)
EDGE/WCDMA (384 Kbps)e
CS IS-135 (9.6 Kbps) TDMA
CS IS-707 (9.6 or 14.4 Kbps) CDMA IS-95B (64 Kbps)
CDMA2000 - 1XRTT (144 Kbps)
CDMA2000 - 3XRTT (384
Kbps)
EDGE (384 Kbps)
Data
networks CDPD (19.2Kbps), Mobitex (8Kbps), ARDIS (19.2 Kbps) Metricom (28 Kbps), HDR (1.5 Mbps)
Metricom (128 Kbps – 1 Mbps)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Telefonía Celular
Ley 37 de 1993 la Telefonía Movil Celular es
un servicio público de telecomunicaciones:
• No domiciliario
• Ambito y cubrimiento nacional
• Comunicación telefónica entre usuarios móviles,
PSTN.
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Telefonía Celular
Cada vez más es mayor el número de personas en el mundo utilizan teléfonos móviles.
1990 11 millones
1999 400 millones
1998 100 millones
2000 500 millones
2002 1000 millones
2005 2000 millones
2007 3300 millones
2009 4000 millones
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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• Ingresos Generados
• UIT cálculos estimados proyectados a año
2004 telefonía móvil sobrepasan
telefonía local + larga distancia nacional e
internacional
• Internet, líneas arrendadas, redes de datos
privadas y telexmitad de los ingresos de la
telefonía móvil.
Telefonía Celular
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Telefonía Celular en Colombia
• Colombia 7.5 Millones Líneas Fijas
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Telefonía Celular en Colombia
http://www.mintic.gov.co/images/documentos/cifras_del_sector/boletin_4t_banda_
ancha_vive_digital_2012.pdf
31
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Telefonía Celular en Colombia (2)
http://www.asomovil.org/images/investigaciones/telefonia-movil/1.%20Telefona%20Mvil.pdf
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Telefonía Celular en Colombia (3)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Telefonía Celular en Colombia (4)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Telefonía Celular en Colombia (5)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Telefonía Celular en Colombia (6)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Telefonía Celular en Colombia (7)
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Telefonía Celular en Colombia (8)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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• Tigo-Millicom
– Tecnología: UMTS-HSPA, HSPA+. Planeado LTE.
– Fecha de inicio GSM: Nov-03
– Frecuencia: 1900
• Comcel-Claro-America Movil
– Tecnología : UMTS-HSPA, HSPA+. Planeado LTE
– Fecha de inicio GSM: Jul-03
– Frecuencia: 850/1900
• Movistar Colombia
– Tecnología : UMTS-HSPA, HSPA+. Planeado LTE
– Fecha de inicio GSM: Jul-05
– Frecuencia: 850/1900
• UNE-EPM Telecomunicaciones
– Tecnología : LTE
– Fecha de inicio: Dic-11
– Frecuencia: 2.6 GHz, 2500/2690 MHz
Telefonía Celular en Colombia (9)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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PCS-Personal Communication Services
Ley 555 de 2000 articulo 2
• Servicios públicos de telecomunicaciones. • No domiciliarios. • Móviles o fijos • De ámbito y cubrimiento nacional • Red terrestre de telecomunicaciones. • Espectro radioeléctrico asignado. • Capacidad completa para la comunicación entre
usuarios PCS y, a través de la interconexión con otras redes de telecomunicaciones.
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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PCS
• Movilidad personal y movilidad de terminal.
• Servicios multimedia de calidad.
• Servicio de Roaming global.
• Único numero.
• Alta capacidad.
• Terminal universal.
• Seguridad.
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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PCS en Colombia
A diferencia de la
mayoría de países, PCS
no entró al mercado
como una concepción
innovadora que superará
las limitaciones de las
tecnologías existentes.
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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PCS en Colombia
Los operadores celulares del
momento en Colombia
contaban con ventajas
significativas frente a nuevos
proveedores para servicios
PCS, pues varios de los
obstáculos ante los cuales se
enfrentan estos últimos ya
habian sido superados por los
primeros.
33
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Las Caras del Negocio
Colombia celebró una subasta pública para las
licencias de telefonía móvil PCS en banda C.
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Las Caras del Negocio
• Los operadores celulares no pudieron
participar en la primera licitación. Gobierno
mencionaba que los usuarios serian los más
beneficiados
• Las autoridades planearon vender tres
licencias PCS de 30MHz que cubrieran las
regiones del occidente, oriente y costa
atlántica del país.
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Usuarios
¿Esta tecnología mejoro el servicio y redujo
las tarifas?
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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PCS Frecuencias
Asignación de
frecuencias de PCS
según la FCC.
En Colombia se asignó
la banda C (1895-
1910MHz y 1975-
1990MHz).
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Propuestas de PCS
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Diferencias entre celular y PCS
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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• Frecuencia de operación:
– Celular: 800 MHz
– PCS: 1900MHz
• Esto implica
– Menor cobertura por estación base
– Mayor presencia de fenómenos físicos
que afectan la cobertura como la
difracción y la dispersión.
Diferencias entre celular y PCS
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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• Mayor ancho de banda
– Celular: 12.5 MHz (416 canales de 30
KHz)
– PCS: 15 MHz (449 canales de 30 KHz)
• Esto implica:
– Menos de un 8% adicional de capacidad
– Que en la práctica se compensa con la
menor cobertura.
Diferencias entre celular y PCS
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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• Depende de la tecnología.
• Los operadores actuales (Comcel,
Telefónica Móviles y Tigo) cuentan con
HSPA+.
• UNE cuenta con LTE.
Diferencias entre celular y PCS - Servicios
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Servicios 3G
• Mensajería corta punto a punto (SMS)
• Mensajería corta punto multipunto (SMS broadcast).
• Multimedia Messaging Services (MMS)
• Internet (E-mail, web, ftp, chat)
• Video conferencia.
• Entretenimiento (Juegos, videos, MP3)
• Servicios basados en localización (LBS)
• M-Commerce, VPN, e-cash.
• Streaming audio/video.
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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MMS
Es un servicio de
mensajería del tipo store
and forward, que le
permite al usuario
intercambiar mensajes
de audio, video,
imágenes y texto con
otros usuarios.
Nokia 3650
Frecuencia de operación:
900 / 1800 / 1900
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LBS
Los servicios basados en localización se valen
de la posibilidad de localizar geográficamente
un dispositivo móvil para ofrecer ayudas a la
navegación, mercadeo, servicios de
emergencia, entre otras.
35
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Cx Paquetes (CDPD/GPRS)
• Eficiente para mensajes
cortos y en ráfagas.
• No retardos por
establecimiento de
llamada.
• Capacidad punto-
multipunto.
• Altos niveles de potencia
en cortos intervalos de
tiempo.
• Radioenlace seguro.
CX Circuitos (HSCSD)
Eficiente en transmisión continua de datos.
Requiere establecimiento (call Set-Up) y terminación de llamada (Clear Call).
Solo conexión punto a punto.
Registro para cada llamada.
Alta potencia por todo el tiempo de conexión.
Tecnologías de Datos – Comparación
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Datos Interesantes
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Datos Interesantes
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA - VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ
Datos Interesantes
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Datos Interesantes
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Datos Interesantes
• En América
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Datos Interesantes
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Penetración LTE
UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
Datos Interesantes
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Datos Interesantes
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Datos Interesantes
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Tendencias tecnológicas
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Datos Interesantes
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
Datos Interesantes
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
Datos Interesantes
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
Datos Interesantes
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
Datos Interesantes
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Datos Interesantes
• Infografia banda ancha móvil.
– http://www.4gamericas.org/index.cfm?fuseaction=page&
pageid=2210
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Datos Interesantes
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Datos Interesantes
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Tendencias y perspectivas
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Tendencias y perspectivas (2)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Espectro para IMT-Avanzado
• Reporte ITU-R M.2079 – (410-430) MHz.
– (450-470) MHz.
– (470-960) MHz.
– (1710-2025) MHz.
– (2110-2200) MHz.
– (2300-2400) MHz.
– (2500-2690) MHz.
– (2700-2900) MHz.
– (3400-4200) MHz.
– (4400-4990) MHz.
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Decreto 4722 de diciembre 2 de 2009. – Otorgamiento espectro. Banda 1850-1990 MHz.
– Tope máximo por operador 55 MHz.
• Subasta de 2011.
• Decreto 2980 de 2011 de agosto 19 de 2011. – Tope máximo por operador 85 MHz.
• 85 MHz para las bandas altas. (Entre 1710 MHz y 2690 MHz).
• 30 MHz para las bandas bajas (Entre 698 MHz y 960 MHz).
Espectro IMT en Colombia
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Asignación espectro – previo subasta 2013.
Espectro IMT en Colombia
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Espectro IMT en Colombia
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Decreto 2980 de agosto 19 de 2011.
– (450 – 470) MHz.
– (698 – 790) MHz.
– (790 – 960) MHz.
– (1710 – 2025) MHz.
– (2110 – 2200) MHz.
– (2300 – 2400) MHz.
– (2500 – 2690) MHz.
Espectro IMT en Colombia
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• Espectro asignado por operador
– Alemania: 157 MHz.
– España: 116 MHz.
– Francia: 117 MHz.
– China: 165 MHz.
– Brasil: 85 MHz.
– México: 70 MHz.
– Perú, Uruguay, Chile: 60 MHz.
– Colombia: 50 MHz.
Espectro IMT en Colombia
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• 698 – 806 MHz.
• Buena Cobertura.
• Espectro Disponible a mediano plazo.
Dividendo Digital
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• WRC-2007.
Dividendo Digital
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Cuadro Nacional de Atribución de Bandas
del Espectro Radioeléctrico
Dividendo Digital
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• (1710 – 1755) MHz y (2110 – 2155) MHz.
Banda de Servicios Inalámbricos Avanzados
(AWS, Advanced Wireless Services)
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40
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Cuadro Nacional de Atribución de Bandas
del Espectro Radioeléctrico
Banda de Servicios Inalámbricos Avanzados
(AWS, Advanced Wireless Services)
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Servicios de radiocomunicación fijo y móvil.
• 2011. 50 MHz. UNE-EPM.
• 80 MHz. FDD.
• 50 MHz. TDD.
Banda (2500-2690) MHz
UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Bandas de espectro a subastar en
2012
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
Bandas de espectro a subastar en
2012
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Resultados subasta 2012
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• ―The realities of spectrum—Challenges,
regulation, T&M and exploratory band
searching‖. Oct 11-2012.
– ―Consumer demand for faster-performing
advanced services is driving a war in not only
between the broadcast and broadband
industries, but also between commercial
providers and government users for space on
the nation's airwaves. ”
Articulo
41
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Fuentes
• ITU.
• CDG – CDMA Development Group.
• 4G Americas.
• UMTS-Forum.
• CRT.
• ANE.
• MinTIC.
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA - VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ