1 intro moviles

Comunicaciones mviles Jhon Jairo Padilla Aguilar

Jhon Jairo Padilla AguilarPhD. Ingeniera Telemtica


Introduccin

z Consideraciones Generales

z Composicin de un Sistema de Comunicaciones mviles Celulares

z Clasificacin de los sistemas de comunicaciones mviles


SERVICIO MVIL

Definicin:

Servicio de radiocomunicaciones entre estaciones Mviles y estaciones terrestres fijas, o entre estacionesMviles slamente.


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.


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


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).


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.


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


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)


Sector de Aplicacin (IV)

Wireless LAN:

Redes de Acceso Inalmbricas (WLAN)

Con infraestructura

Ejemplo: Wi-Fi.


Sector de Aplicacin (V)

Mesh Networks(Redes Malladas)Ejemplo: Wi-Max


Sector de Aplicacin (VI)

Redes de Sensores(Sensor Networks)


Banda de frecuencias utilizada

1800-1900Mhz

862-960MhzBanda alta

406-470MhzBanda bajaBanda UHF

223-235MhzBanda III

140-170MhzBanda alta

30-80MhzBanda BajaBanda VHF


Tcnica de Multiacceso (I)

-FDMA (FrequencyDivision Multiple Access)

Los terminales usan una frecuencia diferente para cada uno.

Todos pueden transmitir simultneamente. frecuencia

Tiempo


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


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


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


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


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.


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.


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.


La interfaz Radio


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)


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)


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)


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


Dimensiones de un proceso de radiocomunicacin

Frecuencia (f)

Espacio(s)

Tiempo (t)


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


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


ZONA DE COBERTURA

Es la superficie geogrfica dentro de la cual los terminales pueden establecer comunicacin con la estacin fija o entre s.


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.


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.


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.


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


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.


Parmetros de Calidad del terminal

z Simetra del enlace bidireccionalz Ideal: Alcance = retro-alcancez Tipo de terminal: vehculo, transportable, de

mano.


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


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.


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


Evolucin y Panormica de los sistemas de comunicaciones mviles


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


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)


Evolucin hacia (3G)


GPRS: modulacion PSKEDGE: modulacin adaptativa

8PSK/PSK, Asignac. Varias ranuras.

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