deber no1 word
TRANSCRIPT
-
UTA - DOCENCIA UNIVERSITARIA
Tecnologas de acceso al medio en
sistemas de telefona celular
Carlos Paredes
-
Tecnologas de acceso al medio en sistemas de telefona celular
Carlos Paredes
2
Contenido Tecnologas de acceso al medio en sistemas de telefona mvil o celular .................................. 3
Telefona mvil o celular ........................................................................................................... 3
Problema potencial de tener un limitado ancho de banda ...................................................... 4
Solucin al problema potencial de Banda de frecuencia limitada ............................................ 5
Gestin de frecuencias y asignacin de canales ...................................................................... 6
Como introducir ms canales de voz una vez dividida la frecuencia ........................................ 6
Multiplexacin ....................................................................................................................... 6
Multiplexacin de canales y acceso al medio ........................................................................... 8
FDMA ..................................................................................................................................... 8
TDMA ..................................................................................................................................... 9
CDMA .................................................................................................................................. 10
Comparacin de tcnicas de acceso al medio en telefni mvil .......................................... 12
Aportaciones de las tecnologas de acceso al medio .............................................................. 12
Mundo actual y telefona celular ............................................................................................ 15
Conclusiones: .......................................................................................................................... 16
Grficos
Grfico 1 ........................................................................................................................................ 3
Grfico 2 ........................................................................................................................................ 5
Grfico 3 ........................................................................................................................................ 6
Grfico 4 ........................................................................................................................................ 7
Grfico 5 ........................................................................................................................................ 9
Grfico 6 ...................................................................................................................................... 10
Grfico 7 ...................................................................................................................................... 11
Grfico 8 ...................................................................................................................................... 13
Tabla de ilustraciones
Ilustracin 1 ................................................................................................................................... 4
-
Tecnologas de acceso al medio en sistemas de telefona celular
Carlos Paredes
3
Tecnologas de acceso al medio en sistemas de telefona mvil o
celular
Las tecnologas de acceso al medio son mtodos utilizados para optimizar al mximo el
recurso de espectro electromagntico y as poder brindar servicios de telecomunicaciones con
calidad a ms usuarios.
El control de acceso al medio en informtica y telecomunicaciones, es el conjunto de
mecanismos y protocolos por los que varios "interlocutores" (dispositivos en una red, como
ordenadores, telfonos mviles, etc.) se ponen de acuerdo para compartir un medio de
transmisin comn (por lo general, un cable elctrico u ptico, o en comunicaciones
inalmbricas el rango de frecuencias asignado a su sistema). En ocasiones se habla tambin de
multiplexacin para referirse a un concepto similar.1
Telefona mvil o celular
Un sistema celular se forma al dividir el territorio al que se pretende dar servicio, en reas ms
pequeas llamadas clulas, cada una de las cuales, es atendida por una radiobase, y utilizando
asimismo enlaces de microondas para comunicarse con las estaciones radiobase conectadas a
las centrales telefnicas y celulares.
Grfico 1
1 http://es.wikipedia.org/wiki/Control_de_acceso_al_medio
-
Tecnologas de acceso al medio en sistemas de telefona celular
Carlos Paredes
4
Problema potencial de tener un limitado ancho de banda
El problema potencial es que se usa una Banda de frecuencia limitada
Ilustracin 1
El ancho de banda concesionado por el estado es corto, as que se necesita la optimizacin del
mismo de manera eficiente.
Dispositivo inalmbrico electrnico
Acceso a la red de telefona celular o mvil
Antenas repetidoras que conforman la red, cada una de las cuales es una
clula
Antenas repetidoras que conforman la red, cada una de las cuales es una
clula
Telfono mvil
-
Tecnologas de acceso al medio en sistemas de telefona celular
Carlos Paredes
5
Grfico 2
Solucin al problema potencial de Banda de frecuencia limitada
En los sistemas celulares, el rea de cobertura de un operador es dividida en celdas. Una celda
corresponde a una zona cubierta por un transmisor o una pequea coleccin de transmisores.
El tamao de la celda depende de la potencia del transmisor, banda de frecuencia utilizada,
altura y posicin de la torre de la antena, el tipo de antena, la topografa del rea y la
sensibilidad del radio receptor.
Clula o celda es el rea en el cual un sitio de transmisin particular es el ms probable de
servir las llamadas telefnicas mviles.
Un canal de radio consiste en un par de frecuencias, una en cada direccin de transmisin, que
son usadas para una operacin full-duplex. Un canal de radio en particular, F1, es usado en una
zona geogrfica llamada celda, C1, con un radio de cobertura R. Este mismo canal puede ser
usado en otra celda con el mismo radio de cobertura a una distancia D de separacin.
La solucin se impone con el reuso de canales de frecuencia
El ancho de Banda asignado se divide en grupos
La reunin de todos los grupos de frecuencias se denomina CLUSTER
En este ejemplo se muestra un clster de 7 y donde:
-
Tecnologas de acceso al medio en sistemas de telefona celular
Carlos Paredes
6
Grfico 3
Gestin de frecuencias y asignacin de canales
La funcin de la gestin de frecuencia es dividir el nmero total de canales disponibles en
subconjuntos los cuales pueden ser asignados a cada celda de un modo fijo o dinmico.
El trmino gestin de frecuencias se refiere a la designacin de los canales (de set-up y de voz)
numerndolos y agrupndolos en subconjuntos. El trmino asignacin de canales se refiere a
la localizacin dentro del espectro de los canales pertenecientes a una estacin base
determinada como as tambin a la unidad mvil. Un conjunto fijo de canales es asignado a la
estacin base en forma permanente o cuasi permanente. Durante una llamada, un canal en
particular es asignado unidad mvil de forma transitoria y controlado por el MTSO.2
Como introducir ms canales de voz una vez dividida la frecuencia
Multiplexacin
En telecomunicacin, la multiplexacin es la combinacin de dos o ms canales de informacin
en un solo medio de transmisin usando un dispositivo llamado multiplexor. El proceso inverso
2
http://www.eie.fceia.unr.edu.ar/ftp/Tecnologias%20de%20banda%20angosta/introduccion%20telefon%EDa%20celular%202003.pdf
-
Tecnologas de acceso al medio en sistemas de telefona celular
Carlos Paredes
7
se conoce como demultiplexacin. Un concepto muy similar es el de control de acceso al
medio.3
En las telecomunicaciones se usa la multiplexacin para dividir las seales en el medio por el
que vayan a viajar dentro del espectro radioelctrico. El trmino es equivalente al control de
acceso al medio.
Existen muchas estrategias de multiplexacin segn el protocolo de comunicacin empleado,
que puede combinarlas para alcanzar el uso ms eficiente; los ms utilizados son:
La multiplexacin por divisin de tiempo o TDM (Time division multiplexing );
La multiplexacin por divisin de frecuencia o FDM (Frequency-division multiplexing) y
su equivalente para medios pticos, por divisin de longitud de onda o WDM (de
Wavelength);
La multiplexacin por divisin en cdigo o CDM (Code division multiplexing);
Cuando existe un esquema o protocolo de multiplexacin pensado para que mltiples usuarios
compartan un medio comn, como por ejemplo en telefona mvil o WiFi, suele denominarse
control de acceso al medio o mtodo de acceso mltiple. Como mtodos de acceso mltiple
destacan:4
El acceso mltiple por divisin de frecuencia o FDMA;
El acceso mltiple por divisin de tiempo o TDMA;
El acceso mltiple por divisin de cdigo o CDMA.
Grfico 4
3 http://es.wikipedia.org/wiki/Multiplexaci%C3%B3n
4 http://es.wikipedia.org/wiki/Multiplexaci%C3%B3n
-
Tecnologas de acceso al medio en sistemas de telefona celular
Carlos Paredes
8
Multiplexacin de canales y acceso al medio
FDMA
El Acceso mltiple por divisin de frecuencia (Frecuency Division Multiple Access o FDMA, del
ingls) es una tcnica de multiplexacin usada en mltiples protocolos de comunicaciones,
tanto digitales como analgicos, principalmente de radiofrecuencia, y entre ellos en los
telfonos mviles de redes GSM.
En FDMA, el acceso al medio se realiza dividiendo el espectro disponible en canales, que
corresponden a distintos rangos de frecuencia, asignando estos canales a los distintos usuarios
y comunicaciones a realizar, sin interferirse entre si. Los usuarios pueden compartir el acceso a
estos distintos canales por diferentes mtodos como TDMA, CDMA o SDMA, siendo estos
protocolos usados indistintamente en los diferentes niveles del modelo OSI.
Caractersticas:
1. Tecnologa muy experimentada y fcil de implementar.
2. Gestin de recursos rgida y poco apta para flujos de trnsito variable.
3. Requiere duplexor de antena para transmisin dplex.
4. Se asignan canales individuales a cada usuario.
5. Los canales son asignados de acuerdo a la demanda.
6. Normalmente FDMA se combina con multiplexing FDD
La multiplexacin por divisin de frecuencia (MDF) o (FDM), del ingls Frequency Division
Multiplexing, es un tipo de multiplexacin utilizada generalmente en sistemas de transmisin
analgicos. La forma de funcionamiento es la siguiente: se convierte cada fuente de varias que
originalmente ocupaban el mismo espectro de frecuencias, a una banda distinta de
frecuencias, y se transmite en forma simultnea por un solo medio de transmisin. As se
pueden transmitir muchos canales de banda relativamente angosta por un solo sistema de
transmisin de banda ancha5
5 http://es.wikipedia.org/wiki/Acceso_m%C3%BAltiple_por_divisi%C3%B3n_de_frecuencia
-
Tecnologas de acceso al medio en sistemas de telefona celular
Carlos Paredes
9
Grfico 5
TDMA
Acceso mltiple por divisin de tiempo
El Acceso mltiple por divisin de tiempo (Time Division Multiple Access o TDMA, del ingls) es
una tcnica de multiplexacin que distribuye las unidades de informacin en ranuras ("slots")
alternas de tiempo, proveyendo acceso mltiple a un reducido nmero de frecuencias.
Tambin se podra decir que es un proceso digital que se puede aplicar cuando la capacidad de
la tasa de datos de la transmisin es mayor que la tasa de datos necesaria requerida por los
dispositivos emisores y receptores. En este caso, mltiples transmisiones pueden ocupar un
nico enlace subdividindole y entrelazndose las porciones
Caractersticas:
Se utiliza con modulaciones digitales.
Tecnologa simple y muy probada e implementada.
Adecuada para la conmutacin de paquetes.
Requiere una sincronizacin estricta entre emisor y receptor.
La multiplexacin por divisin de tiempo (TDM) permite la transmisin de seales digitales y el
Acceso mltiple por divisin de tiempo (TDMA) es una de las tcnicas de TDM ms difundidas
Multiplexacin por divisin de tiempo [editar]La multiplexacin por divisin de tiempo (MDT)
o (TDM), del ingls Time Division Multiplexing, es el tipo de multiplexacin ms utilizado en la
-
Tecnologas de acceso al medio en sistemas de telefona celular
Carlos Paredes
10
actualidad, especialmente en los sistemas de transmisin digitales. En ella, el ancho de banda
total del medio de transmisin es asignado a cada canal durante una fraccin del tiempo total
(intervalo de tiempo). 6
Grfico 6
CDMA
La multiplexacin por divisin de cdigo, acceso mltiple por divisin de cdigo o CDMA (del
ingls Code Division Multiple Access) es un trmino genrico para varios mtodos de
multiplexacin o control de acceso al medio basados en la tecnologa de espectro expandido.
La traduccin del ingls spread spectrum se hace con distintos adjetivos segn las fuentes;
pueden emplearse indistintamente espectro ensanchado, expandido, difuso o disperso para
referirse en todos los casos al mismo concepto
Detalles tcnicos
En CDMA, la seal se emite con un ancho de banda mucho mayor que el precisado por los
datos a transmitir; por este motivo, la divisin por cdigo es una tcnica de acceso mltiple de
espectro expandido. A los datos a transmitir simplemente se les aplica la funcin lgica XOR
con el cdigo de transmisin, que es nico para ese usuario y se emite con un ancho de banda
significativamente mayor que los datos.
la seal de datos, con una duracin de pulso Tb, se le aplica la funcin XOR con el cdigo de
transmisin, que tiene una duracin de pulso Tc. (Nota: el ancho de banda requerido por una
seal es 1/T, donde T es el tiempo empleado en la transmisin de un bit). Por tanto, el ancho
6 http://es.wikipedia.org/wiki/TDMA
-
Tecnologas de acceso al medio en sistemas de telefona celular
Carlos Paredes
11
de banda de los datos transmitidos es 1/Tb y el de la seal de espectro expandido es 1/Tc.
Dado que Tc es mucho menor que Tb, el ancho de banda de la seal emitida es mucho mayor
que el de la seal original, y de ah el nombre de "espectro expandido7
Grfico 7
7 http://es.wikipedia.org/wiki/Acceso_m%C3%BAltiple_por_divisi%C3%B3n_de_c%C3%B3digo
-
Tecnologas de acceso al medio en sistemas de telefona celular
Carlos Paredes
12
Comparacin de tcnicas de acceso al medio en telefni mvil
Tabla de comparativa de cualidades
Tabla 1
Ventaja Desventaja
FDMA Optimizacin de frecuencia Un solo usuario por canal
TDMA Multiplexacin basada en uso del tiempo
Requiere de sincronizacin precisa
CDMA Ms usuarios por canal de frecuencia
Algoritmos matemticos demasiado elaborados, y elaboracin de circuitos de alta tecnologa
Aportaciones de las tecnologas de acceso al medio
La evolucin tecnolgica ha permitido desarrollar equipos cada vez ms pequeos, con mayor
capacidad y mejor aplicabilidad.
FDMACada usuario usa un canal de
frecuencia distinto.
Minimiza el recurso de Ancho de Banda.
TDMA
Varios usuarios en el mismo canal de frecuencia.
Todos hablando en tiempos distintos.
Mejora el recurso de Ancho de Banda.
CDMA
Varios usuarios en el mismo canal de frecuencia.
Hablando en tiempos distintos
En diferentes idiomas (cdigos).
Optimiza al mximo el recurso de Ancho de Banda.
Acceso
al medio
-
Tecnologas de acceso al medio en sistemas de telefona celular
Carlos Paredes
13
En la telefona celular, el desarrollo de tecnologas de acceso al medio ha sido paso
fundamental para la evolucin de la misma.
Se muestra un cuadro cronolgico comparativo donde se denota el avance y la utilizacin de
las tecnologas de acceso al medio.
Grfico 8
-
Tecnologas de acceso al medio en sistemas de telefona celular
Carlos Paredes
14
Evolucin por generaciones
Primera Generacin 1G
Analgica y estrictamente para voz
La calidad de los enlaces de voz era muy baja
Baja velocidad [2400 bauds]
Segunda Generacin 2G
Se caracteriz por ser digital
Utiliza protocolos de codificacin ms sofisticados
Las tecnologas predominantes son: GSM, CDMA, PDC
2.5 G GPRS (General Packet Radio System)
2.75 G EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution)
Tercera Generacin 3G
Tipificada por la convergencia de la voz y datos con acceso inalmbrico a
Internet
Aplicaciones multimedia y altas transmisiones de datos
Los protocolos empleados en los sistemas 3G soportan ms altas
velocidades de informacin
Los sistemas 3G alcanzaran velocidades de hasta 384 Kbps
Tecnologas: UMTS (Universal Mobile Telephone Service), cdma2000, IMT-2000,
ARIB[3GPP], UWC-136
Cuarta Generacin 4G
No existente, en proyecto
La 4G estar basada totalmente en IP
Una red que funcione en la tecnologa de Internet
-
Tecnologas de acceso al medio en sistemas de telefona celular
Carlos Paredes
15
Mundo actual y telefona celular
El mundo actual es globalizante, no es imaginable un mundo sin tecnologa y menos an sin
telefona celular, esto ha generado el hacer uso constante de telfonos cada vez ms
sofisticados, cambiando nuestras actitudes de vida y mejorando en muchas ocasiones la
calidad de la misma.
Telefona celular
Usos y costumbres
Trabajo en forma eficiente y eficaz
Prestacin de nuevos servicios
tecnolgicos, Internet
Herramienta primordial
Competencia
Creacin de nuevas reas de
trabajos
Creacin de dependencia
Desarrollo de nueva tecnologa
-
Tecnologas de acceso al medio en sistemas de telefona celular
Carlos Paredes
16
Conclusiones:
El desarrollo de las tecnologas de acceso al medio han sido pilar fundamental en la
evolucin de las telecomunicaciones, brindando aportes sumamente beneficiosos en
la optimizacin de recursos.
El desarrollo tecnolgico de la telefona celular hoy por hoy es un pilar fundamental
para el crecimiento y desenvolvimiento de la sociedad, tanto por las prestaciones
brindadas como su portabilidad y accesibilidad.
Tecnologas de acceso al medio en sistemas de telefona mvil o celularTelefona mvil o celular/Problema potencial de tener un limitado ancho de bandaSolucin al problema potencial de Banda de frecuencia limitadaGestin de frecuencias y asignacin de canalesComo introducir ms canales de voz una vez dividida la frecuenciaMultiplexacin
Multiplexacin de canales y acceso al medioFDMATDMACDMA
Comparacin de tcnicas de acceso al medio en telefni mvilTabla de comparativa de cualidadesAportaciones de las tecnologas de acceso al medioMundo actual y telefona celularConclusiones: