Intro Du Focal Culo s

7/17/2019 Intro Du Focal Culo s

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Redes Inalmbricas

T

ELEFONA

M

VIL

A

NALGICA

Y

D

IGITAL

PhD. Marvin Snchez Garache

Investigador Programa UNI/SAREC/FEC

e-mail: [email protected]

http:// mtic.uni.edu.ni/
mailto:[email protected]:[email protected]


2/97

Thinking from Simulation

Dr. M . S. Garache 2

Como podemos aplicar el

conocimiento de mtodos desimulacin a Diseo & optmizacinRF?

Debemos desarrollar nuestracapacidad de abstraccin paramodelar los componentes relevantesdel sistema y aplicar los mtodos


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Frequency Planning: Un problemacombinatorio en Wireless

En un sistema celular GSM, un operador tiene un set de

frecuencias fi (i=1..12) que deben ser reutilizadas para laprestacin del servicio en todo el sistema para el BCCHCarrier.

Si hay un total de N celdas, con Cell ID Bj =j (j=1,N),podemos representar la asignacin de frecuencias en la redpor un vector X cuyas componentes son X[Bj]=i, es decircorresponde al ndice (nmero) de la frecuencia asignada.

Cmo podemos realizar la asignacin ptima de canalesde frecuencia?

Qu fenmenos fsicos intervienen en la interaccin(dependencia) de la asignacin de forma que?

max (f(X)



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Frequency Planning: Un problemacombinatorio en Wireless


Ya conocemos las tcnicas de

simulacin, el conocimiento requerido

para modelar tal sistema se tratarn en

el mdulo Comunicaciones mviles


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Unidad I: Introduccin a latelefona celular.

Propagacin, emisores y antenas.

Modulacin analgica y digital.

Tcnicas de acceso mltiple. Concepto de telefona celular.

Eficiencia espectral.

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Unidad I:

Introduccin a los sistemas de

comunicaciones Mviles

Agenda:

1. Introduccin

2. Trminos y conceptos Bsicos

1. Composicin de un Sistema

de radiocomunicacionesmviles

2. Clases de Canales

3. Cobertura Radioelctrica

4. Indicadores de calidad3. Evolucin de la Tecnologa

Mvil


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ICEBERG

Estudiaremos partede la punta del

Iceberg en el tiempo

disponible.

En un iceberg slo una octava parte de su

volumen total sobresale del agua



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The electronics boom

8


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Crecimiento

9


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Introduccin Servicio Mvil (UIT-R):

Servicio de radiocomunicaciones entre estaciones

mviles y estaciones terrestres fijas, o entre

estaciones mviles nicamente.

Clases de Servicios mviles: Servicio Mvil terrestre

Servicio Mvil Martimo

Servicio Mvil aeronutico

Si se utilizan segmentos satelitales se especifica este ltimo:

Servicio mvil terrestre, martimo o aeronutico por satlite 10


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Esta definicin implicadiferentes tipos de Sistemas

terrestres!


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Clasificacin de Sistemas (1)

Extensiones inalmbrica (Wireless Extensions)

PSTN: Public Switching Telephone Netwwork

Ejemplos:

Cordless Phones

Wireless LAN

infraestructure mode

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Conectividad Ad-hoc (Mesh Networking)

Ejemplos: Walky-talky

BluetoothTM

Wireless LAN ad-

hoc mode

14


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Sistemas Mviles

PSTN: Public Switching Telephone Netwwork 15


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IEEE 802.11x: Modo IBSS o ad hoc Nodosconectados a otras redes pueden proveer

servicios de Gateway.

16


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Ad hoc indica autoconfiguracin e instalacin sin

administracin centralizada.

Multihop:la informacin se conduce a travs de la red usando

paquetes de datos re-enviados a travs de nodos intermedios

entre la fuente y el destino.

A

B C

D

E

Redes Multihop Ah Hoc

1t

2t

3t

4t

17


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CTSRTSDATA

Modo Ad hocIEEE 802.11x: Protocolo CSMA/CA Transfiere un paqueteempleando 3 pasos + Carrier Sensing+ACK

DATAA

D

B C

DATA from A to B

Hidden

node

Exposed

node

E

D

E C

18


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M . S. Garache 19

Principales productos que pueden integrarBluetooth

Perifricos Inalmbricos (teclado, mouse,monitores, etc.).

Accesorios como Diademas, Audfonos, etc.

Cmaras.

Mdulo Integrado en Laptops.

Mdulo Integrado en Telfonos celulares.

Mdulo Integrado en Computadoras de bolsillo.

Puntos de acceso hacia otras redes


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M . S. Garache 20

Algunos ejemplos de Bluetooth


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Trfico y Sealizacin

Trfico: Los sistemas de comunicacin mviltransmiten informacin til o trfico

Sealizacin: Tambin transmiten otra informacinnecesaria para el establecimiento, liberacin ysupervisin de las llamadas y para la proteccin de lainformacin contra perturbaciones.

La sealizacin puede intercambiarse junto con eltrfico (sealizacin asociada) o utilizando recursosespecficos (sealizacin por canal comn, CCH).

21


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Composicin de Los Sistemas de

Comunicaciones MvilesSistema inalmbricoInfraestructura

Estaciones fijas (FS)

Equipos de Control Interconexin con Red Fija

Terminales mviles (MS)

Requerimientos de

CoberturaRequerimientos de

servicio

Area de Servicio: superficie geogrfica

dentro de la cual los terminales pueden

establecer comunicacin

Area de Cobertura: Superficie geogrfica

dentro del radioalcance de una estacin

base. Marvin Snchez Garache


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Estaciones Fijas

Es una estacin radioelctrica no prevista para

su utilizacin en movimiento.

Categoras en el servicio mvil:

Estacin Base (En GSM BTS, Base Transceiver

System,)

Estacin de Control

Estacin Repetidora (RS)

23


23/97

Estaciones Mviles

Es una estacin radioelctrica del serviciomvil prevista para su utilizacin en

movimiento (equipos porttiles de mano o

montadas en vehculos)

24


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Estacin Base (BTS) Es una estacin Radioelctrica fija cuyo

funcionamiento se controla directamente desdeuna unidad de control.

El control puede ser local o remoto

Enlace de

MW hacia lared

Backbone

BTS TRS

TRS

Base

Transceiver

System

Tranceivers

Antenna

Direccional y

Mastil/torre

Son fuentes y

destinatarias de

trfico, tanto deinformacin como

de sealizacin

25
http://images.google.co.uk/imgres?imgurl=http://www.smscarrier.com/images/textphone.gif&imgrefurl=http://www.smscarrier.com/&h=297&w=200&sz=26&tbnid=IIU8pWGZFaEJ:&tbnh=111&tbnw=74&hl=en&start=5&prev=/images?q=mobile+telephones&svnum=10&hl=en&lr=http://images.google.co.uk/imgres?imgurl=http://www.smscarrier.com/images/textphone.gif&imgrefurl=http://www.smscarrier.com/&h=297&w=200&sz=26&tbnid=IIU8pWGZFaEJ:&tbnh=111&tbnw=74&hl=en&start=5&prev=/images?q=mobile+telephones&svnum=10&hl=en&lr=


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Alcance, Downlink y Uplink Downlink(DL): Se denomina enlace descendente, al

sentido de comunicacin de la estacin base al mvil La distancia de cobertura en el DL se llama rango o

alcance de la estacin base (talk-out)

Uplink (UL): Corresponde al sentido decomunicacin de la estacin mvil a la estacin base.

La distancia de cobertura en el UL se denomina retro-

alcance (talk-back)

Balance entre DL y UL:

Debe procurarse que el

alcance y retro-alcance

sean simtricos. 26


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Estacin de Control Es una estacin fija utilizada para gobernar

automticamente el funcionamiento de las

estaciones base o estaciones repetidoras

(telemando).

BTS TRS

TRS

BTS TRS

TRS

BTS TRSBSC

TRS

Backbone

SDH

Network

Backbone

SDH

NetworkBase

Station

Controller

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Estaciones Repetidoras

Son estaciones fijas que retransmiten las sealesrecibidas.

Se emplean para: ampliar la cobertura radioelctrica.

Relleno de zonas de sombra dentro del rea de unaestacin base, e.g. Tneles, estacionamientossubterrneos, interiores de edificios con bajo nivel deseal.

En celulares comnmente encontramos: On-frequency repeaters

Frequency shifting repeaters

Fiber Optic Repeaters

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Base

Station

Repetidor On-Frequency

DonorCell

Service Antenna

Pick-up Antena

Repeater

Los repetidores on-frequency reciben y transmiten en la misma

frecuencia, lo cual en ocasiones crea problemas de aislamiento. Se

deben usar antenas de alta ganancia y bajo SIDE/BACK LOBES.

Tipos: banda ancha,

banda selectiva

canal selectivo.

29


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Base

Station

Repetidor Frequency Shift

Service

Antenna

Link

Antena

Unidad Remota

Ya que la unidad remota utiliza un canal de enlace separado se elimina

el problema de aislamiento, por ello la relacin de ganancia es mucho

mayor (hasta 100dB).

f2 puede ser parte de las frecuencias usadas por otras celdas, por lo

que requiere planeamiento.

Son siempre de

canal selectivo

(e.g. Repiten f1)

BS

Unit

Link

Antena

f1

f2 f1

30


30/97

Base

Station

Fiber Optic Repeater

Service

Antenna

Unidad Remota

Se pueden usar para distribuir la capacidad en el rea de

servicio. La FO permite distancia de hasta 10km.

Tipos:Broadband

Band selective

Channel selective

Master

Unit

Cable de fibra

ptica

f1

f1

31


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Otras Clasificaciones de SistemasMviles

Por la Modalidad de Funcionamiento

Por el sector de aplicacin

Por la Banda de Frecuencia Utilizada Por la tcnica de mltiple acceso

Por la Modulacin y Canalizacin

Por el modo de operacin

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Por la Modalidad deFuncionamiento

a) Sistemas de radiotelefona: lastransmisiones se realizan en ambos sentidos,

de estacin fija a estacin mvil o viceversa

(two way radio systems)

b) Sistemas de radiobsqueda oradiomensajera: transmisiones en un solo

sentido desde la estacin fija a las estacionesmviles (paging systems)

33


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Por el Sector de Aplicacin Sistemas de radiotelefona mvil privada, PMR (Private

Mobile Radio): Su rea de accin territorial suele ser limitada yno estar conectados de forma expresa a la red telefnica pblicaconmutada (PSTN)

e.g. Gestin de empresas/flotas, polica, ambulancias, control

de trfico, y aplicaciones que requieren intercambio de ordenes

y confirmaciones con agentes operarios (dispatching)

Telefona Mvil Pblica , PMT (Public Mobile Telephony) oPLMN (Public Land Mobile Network) : Abarcan desde elterritorio de una nacin hasta un continente y la red mvil se

interconecta a la PSTN. Se debe prestar el servicio a mvilesdispersos en el rea de servicio con fiabilidad, disponibilidad y

calidad similares al de las redes fijas.

Cordless Telephony, CT y Wireless Telecommunications , WT:

Para acceso de usuarios a la PSTN o Internet. e.g. DECT, WLAN34


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Por la Banda de Operacin (1/2) Existen organismo de regulacin nacionales e internacionales que

establecen las normas o recomendaciones para la atribucin (uso) y

asignacin de los recursos considerados escasos.

Hay tres recursos considerados escasos en telecomunicaciones:

espectro

nmeros Derechos de servidumbre (rights of way)

Los reguladores de cada pais determinan cual ser el uso y

canalizacin de los diferentes segmentos del espectro estableciendoasi las bandas de frecuencia.

Los Regualdores garantizan, mediante procesos transparentes y

en igualdad de condiciones, la asignacin de estos recursos con

el objeto de maximizar el bienestar pblico.35


35/97

Algunos Cuerpos Regulatorios

ITU-R: International Telecommunications Union -

Radiocommunication section

WARC: World Administration Radio Conference

CEPT: Confrence Europne des Administration des

postes et des tlcommunications

ETSI: European Technical Standards Institute FCC: Federal Communications Commission

MPT: Ministry of Posts and Telecommunications of

Japan

En Nicaragua corresponde a

TELCOR: Instituto Nicaragense de Telecomunicaciones y Correos.

36

P L B d d O i


36/97

M . S. Garache 37

Por La Banda de OperacinCanales Electromagnticos Inalmbricos

Rangos de Frecuencia desde ELF (0.3-3KHz) hasta EHF(30 - 300GHz)

Antenas de Tx./Rx. Con tamaos dependientes de la frecuencia (~1/10 de la longitud de

onda) Propagacin Ground wave, Sky-wave, y onda directa (LOS, Line of Sigth)

Desvanecimiento por multitrayectoria (Multipath fading)

Prdidas de propagacin

Ruido aditivo.

Espectro de Frecuencia

Rango de

Frecuencia

Longitud de

Onda

Nombre

300 3000 Hz 100 1000 Km Extremely Low

Frequency (ELF)3 30 KHz 10 100 Km Very Low Frequency

(VLF)

30 300 KHz 1 10 Km Low Frequency (LF)

300 3000 KHz 100 1000 m Medium Frequency

(MF)

3 30 MHz 10 100 m High Frequency (HF)

30 300 MHz 1 10 m Very High Frequency

(VHF)

300 3000 MHz 10 100 cm Ultra High Frequency

(UHF)

3 30 GHz 1 10 cm Super High Frequency

(SHF)

30 300 GHz 1 10 mm Extremely High

Frequency (EHF)


37/97

M . S. Garache 38

Bandas de Frecuencia Low Frequency (LF) 3 - 300 KHz

Navegacin, comunicacin a larga distancia con barcos

antenas de 100 m


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Bandas de Frequencia GSM*Banda Nombre Canales Uplink (MHz)

Downlink

(MHz)Notas

GSM 850 GSM 850 128 - 251 824,0 - 849,0 869,0 - 894,0Usada en los EE.UU.,

Sudamrica y Asia.

GSM 900

P-GSM 900 1-124 890,0 - 915,0 935,0 - 960,0

La banda con que

naci GSM en Europa

y la ms extendida

E-GSM 900 975 - 1023 880,0 - 890,0 925,0 - 935,0 E-GSM, extensin deGSM 900

R-GSM 900 n/a 876,0 - 880,0 921,0 - 925,0 GSM ferroviario

(GSM-R).

GSM1800 GSM 1800 512 - 885 1710,0 - 1785,01805,0 -

1880,0

GSM1900 GSM 1900 512 - 810 1850,0 - 1910,01930,0 -

1990,0

Usada enNorteamrica,

incompatible

con GSM-1800 por

solapamiento de

bandas.

NicaraguaGSM


*GSM Global System for Mobile Communications

Bandas de Frequencia 3G en El Mundo
http://es.wikipedia.org/wiki/Estados_Unidos_de_Am%C3%A9ricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Sudam%C3%A9ricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Asiahttp://es.wikipedia.org/wiki/GSM-Rhttp://es.wikipedia.org/wiki/Norteam%C3%A9ricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Norteam%C3%A9ricahttp://es.wikipedia.org/wiki/GSM-Rhttp://es.wikipedia.org/wiki/Asiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Sudam%C3%A9ricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Estados_Unidos_de_Am%C3%A9rica


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Bandas de Frequencia 3G en El MundoBand

Frequency

Band

UL Frequencies UE

transmit (MHz)

DL Frequencies UE

receive (MHz)

Channel Number (UARFCN)

UL

Channel Number (UARFCN)

DLRegion

I 21001920 - 1980 2110 - 2170 9612 - 9888 10562 - 10838

Europe, Asia, Africa, Oceania (Telstra, Optus,

Vodafone AU, Three Mobile AU), Brazil

II 19001850 - 1910 1930 - 1990

9262 - 9538 additional 12,

37, 62, 87, 112, 137, 162,

187, 212, 237, 262, 287

9662 - 9938 additional 412,

437, 462, 487, 512, 537, 562,

587, 612, 637, 662, 687

Americas (AT&T, Bell Mobility, Telcel, Telus,

Rogers)III 18001710 - 1785 1805 - 1880 937 - 1288 1162 - 1513 Europe, Asia, Oceania

IV 17001710 - 1755 2110 - 2155

1312 - 1513 additional

1662, 1687, 1712, 1737,

1762, 1787, 1812, 1837,

1862

1537 - 1738 additional 1887,

1912, 1937, 1962, 1987,

2012, 2037, 2062, 2087

USA (T-Mobile, Cincinnati Bell Wireless),

Canada (WIND Mobile, Mobilicity,

Videotron), Chile (VTR, Nextel)

V 850824 - 849 869 - 894

4132 - 4233 additional 782,

787, 807, 812, 837, 862

4357 - 4458 additional 1007,

1012, 1032, 1037, 1062,

1087

Americas (AT&T, Bell Mobility, Telcel, Telus,

Rogers), Oceania (Telstra, Telecom NZ)

VI 800830 - 840 875 - 885

4162 - 4188 additional 812,

837

4387 - 4413 additional 1037,

1062 Japan (NTT DoCoMo)

VII 26002500 - 2570 2620 - 2690


2362, 2387, 2412, 2437,

2462, 2487, 2512, 2537,

2562, 2587, 2612, 2637,

2662, 2687

2237 - 2563 additional 2587,

2612, 2637, 2662, 2687,

2712, 2737, 2762, 2787,

2812, 2837, 2862, 2887,

2912 Europe (future)

VIII 900880 - 915 925 - 960 2712 - 2863 2937 - 3088

Europe[1], Asia, Oceania (Optus, Vodafone

AU, Vodafone NZ), Dominican Republic

(Orange), Venezuela (Digitel GSM)

IX 17001749.9 - 1784.9 1844.9 - 1879.9 8762 - 8912 9237 - 9387 Japan (E Mobile, NTT DoCoMo)

X 17001710 - 1770 2110 - 2170


3187, 3212, 3237, 3262,

3287, 3312, 3337, 3362,

3387, 3412, 3437, 3462

3112 - 3388 additional 3412,

3437, 3462, 3487, 3512,

3537, 3562, 3587, 3612,

3637, 3662, 3687

XI 15001427.9 - 1447.9 1475.9 - 1495.9 3487 - 3562 3712 - 3787 Japan (Softbank)

XII 700698 - 716 728 - 746

36123678 additional

3702, 3707, 3732, 3737,

3762, 3767

38373903 additional 3927,

3932, 3957, 3962, 3987,

3992 USA (future) (lower SMH blocks A/B/C)

XIII 700777 - 787 746 - 756

37923818 additional

3842, 3867


4092 USA (future) (upper SMH block C)

XIV 700788 - 798 758 - 768

38923918 additional

3942, 3967


4192 USA (future) (upper SMH block D)Dr. M . S. Garache 41

4G?

Nicaragua

3G

BANDAS DE FRECUENCIAS ATRIBUIDAS
http://en.wikipedia.org/wiki/Downlinkhttp://en.wikipedia.org/wiki/Downlinkhttp://en.wikipedia.org/wiki/UARFCNhttp://en.wikipedia.org/wiki/UARFCNhttp://en.wikipedia.org/wiki/UARFCNhttp://en.wikipedia.org/wiki/UARFCNhttp://en.wikipedia.org/wiki/UARFCNhttp://en.wikipedia.org/wiki/NTT_docomohttp://en.wikipedia.org/wiki/NTT_docomohttp://en.wikipedia.org/wiki/Softbankhttp://en.wikipedia.org/wiki/Softbankhttp://en.wikipedia.org/wiki/NTT_docomohttp://en.wikipedia.org/wiki/UARFCNhttp://en.wikipedia.org/wiki/UARFCNhttp://en.wikipedia.org/wiki/Downlink


41/97

BANDAS DE FRECUENCIAS ATRIBUIDASAL SERVICIO DE TELEFONIA CELULAR EN

NICARAGUA

BANDA 850 MHz

Asignada a Claro Asignada a Movistar12.5x2 Mhz 12.5x2 Mhz

MHz

824.040 834.990

A

845.010 846.480

BA

835.020 844.980

B

846.510 848.970

869.040 879.990

A

890.010 891.480

BA

880.020 889.980

B

891.510 893.970

UPLINK (25 MHz) DOWNLINK (25 MHz)

En la banda 850MHz, no hay segmentos

disponibles para nuevos operadores42

BANDAS DE FRECUENCIAS ATRIBUIDAS


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BANDAS DE FRECUENCIAS ATRIBUIDASAL SERVICIO DE TELEFONIA CELULAR EN

NICARAGUA

BANDA 1900 MHz

1850 1865

B

1870 1885

DA

1865 1870

E

1885 1890

F C

1890 1895

1895 1910

1930 1945

B

1950 1965

DA

1945 1950

E

1965 1970

F C

1970 1975

1975 1990

Asignada a

Claro

Asignada a

Movistar

12.5x2 MHz 12.5x2 MHz

Libre25x2 MHz

En la banda 1900MHz, hay segmentos

disponibles para nuevos operadores, > 20MHz

Suficiente para 4G!!

UPLINK (25 MHz) DOWNLINK (25 MHz)

43


43/97

M . S. Garache 44

E t B d ???


44/97

Esta Banda???(Telcor, Acuerdo Administrativo 022-205)

Parte de esta

banda

(incluyendo la

Reserva) se

designaron

por WARC

para 4G.45


45/97

Lets get a look to the FCC Se estableci la Federal Communication Commition (FCC)

mediante el Communication Act de 1934

46


46/97

Organizacin de la FCC

47


47/97

Wireless Position Location / E-911Los Reguladores pueden establecer normas para la

prestacin de servicios que garantizan la seguridad ybienestar pblico e influencian el desarrollo tecnolgico!

48


48/97

Por el Modo de Operacin

SIMPLEXHALFDUPLEXFULLDUPLEX

TDD & FDD


49/97

Modo de Operacin (1/2)

TxRx

BS MS

f1

a) Modo Simplex

Rx

TxRx

Tx

BS MS

f1

f1

a) Modo halfduplex una frecuencia 50



50/97


a) Halfduplex dos frecuencias

Rx

TxRx

Tx

BS MS

f2

f1

D

P

X

f2

f1f2

f1

D

P

XRx

TxRx

Tx

BS MS

f2

f1

a) Modo Fullduplex, Tx & Rx simultnea.Requiere dos frecuencias

D

P

Xf2

f1 f2

f1

51

Ti Di i i D l i (TDD)


51/97

Se utiliza/asigna una sola frecuencia

tanto para UL/DL

Time Division Duplexing (TDD)

Intervalo de guarda(Guard interval)

tiempo

Se asigna y comparte en el dominio del tiempo una misma

portadora (canal) para el UL/DL.

Uplink Downlink Uplink

Propiedades:

Una sola frecuencia Tx&Rx

No requiere Duplexer

Requiere sincronizacin MS-BTS

Se requiere guard time

Mayor retardo (delay)

Adecuado para trfico

asimtrico

52

F Di i i D l i (FDD)


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Frequency Division Duplexing (FDD):

Distancia/separacin Duplex

frecuencia

Tx & Rx en diferentes frecuencias.

Uplink Downlink

Se utilizan frecuencias aparejadas:

UL en portadora f1

DL en portadora f1

Propiedades:

Requiere filtro Duplexer para

Tx&Rx simultnea

Requiere distancia duplex

entre UL y DL

Adecuado para trfico

simtrico

53


53/97

Espectro Asignado por FCC en USA

54


54/97

Por La Tcnica de Mltiple

Acceso

Tres Esquemas de Mltiple Acceso

Libres


55/97

M . S. Garache 56

Tres Esquemas de Mltiple Acceso Libresde Conflicto en Sistemas Inalmbricos

C

anal1

f 1

C

anal2

f 2

C

anal3

f 3 frecuencia

Tiem

po

Cdigo

(a) FDMA

Tiem

po

frecuencia

Cdigo

Canal 1 (Slot 1)

Canal 2 (Slot 2)Canal 3 (Slot 3)

(b) TDMA

Tiem

po

frecuencia

(a) CDMA

Canal 1 (Spreading code 1)



Cdigo

Estos mtodo de

acceso se denominan

libres de conflictos

Frequency Division Multiple Access


56/97

Frequency Division Multiple Access(FDMA):

frecuencia

DL & UL en diferentes frecuencias.


e.g. Si UL en portadora fUL,9DL en portadora fDL,9

fUL,9

fDL,9


UPLINK DOWNLINK

57

Frequency Division Multiple Access


57/97

Frequency Division Multiple Access(FDMA):

frecuencia

DL & UL en diferentes frecuencias.


e.g. Si UL en portadora fUL,9DL en portadora f

DL,9 fUL,9

fDL,9


UPLINK DOWNLINK

Propiedades:

Portadores aparejadas para conexin

Dficil compartir canales

Tx & Rx Continua

Ancho de banda menor a coherent bandwith

No ISI

No Frequency diversity Simple de implementar

Alto costo de BTS (un radio por canal)

Bajo overhead de sealizacin

Requiere Duplexer

Requiere filtro de RF para adjacent channel

Handowver requiere interrupcin

58


58/97

M . S. Garache 59

Ti Di i i M lti l A (TDMA)


59/97

Time Division Multiple Access (TDMA):

tiempo

DL & UL comparten una sola frecuencia en diferentes tiempos.

Se asignan ranuras de tiempo

Ciclicos aparejadas en frecuencia:

UL en timeslot 7

DL en timeslot 7 TS 7


UPLINK DOWNLINK

Timeslot

Frame

0 7

Frame

0 7

TS 7

60

Ti Di i i M lti l A (TDMA)


60/97


tiempo

DL & UL comparten una sola frecuencia en diferentes tiempos.



UL en timeslot 7



UPLINK DOWNLINK

Timeslot

Frame

0 7

Frame

0 7

TS 7

61



61/97




UL en timeslot 7


TS 7

Propiedades:

una portadora se comparte por varios radioenlaces

Transmisiones de pulso pueden causar interferencia Se puede realizar handover entre transmisiones

No se requiere duplexor si transmisiones se desplazan en tiempo

Ancho de banda mayor

puede requerir ecualizacin

Puede proveer frequency diversity

Requiere guard timeMayor overhead de sealizaci y estimacin de canal.

Permite Datarate variable usando multislots.

62


62/97

EJEMPLO DE TRAMA TDMA

63


63/97

M . S. Garache 64


64/97

Combinacin TDMA/FDM

Timeslot

F

recuencia

t0 t1 t2tN-1tN-2

Portadoraf1

f2

f3

fN-1

fN

65

Plan Celular Hexagonal Simtrico Convencional para

TDMA/FDMA


65/97

TDMA/FDMA

D

R

,...12,9,7,4,3,1;)1(

3

2=-+=

=

KijjK

KD

No es posible usar k < 3 en un sistema TDMA convencional

=

+

6

1i

RuidoP

D

cP

R

cP

SNIR

66

Code Division Multiple Access (CDMA)


66/97

Code Division Multiple Access (CDMA)

Tiem

po

frecuencia

(a) CDMA




Cdigo

Para ello se utiliza una tcnica de

modulacin denominada Espectro

Ensanchado (Spread Spectrum)

-Los usuarios utilizan un codigo especialllamad cdigo de pseudo ruido sobre una

misma portadora.

-En celulares: Direct Sequence (DS-SS) y

Frequency Hopping (FH SS)

( DS-SS)

e.g de Sistemas:

Wireless LAN

CDMA2000

W-CDMA (3G) 67

Code Division Multiple Access
http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:SecuenciaDirecta.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:SecuenciaDirecta.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:SecuenciaDirecta.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:SecuenciaDirecta.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:SecuenciaDirecta.JPG


67/97

Code Division Multiple Access(CDMA)

Jammer(Interferencia

intencional)

Transmisor

DS-BPSK

Receptor

DS-BPSKFiltro

68

Spatial Division Multiple Access


68/97

Spatial Division Multiple Access(SDMA)

Se pueden utilizar sistemas de antenas avanzadas para dar servicio

utilizando una misma frecuencia.

La separacin espacial de los usuarios puede identificarse y explotarse para

realizar el filtrado espacial.

69

Antenas Inteligentes Incluye


69/97

Antenas Inteligentes Incluye

a) Switch Beam Systems b) Adaptive Beamforming

c) MIMO Systems

70

Antenas Inteligentes para TDMA/FDMA


70/97

g pSpatial Filtering for Iterference Reduction (SFIR)

D

Dirigir el haz principal en la direccin del usuario deseado y/o dirigir nulos

del patrn de radiacin en la direccin de interferencia (maximizar SNIR)

Reduce el factor de reutilizacin para TDMA/FDMA, es posible reutilizar en

cada celda(k=1).

71

Antenas Inteligentes para TDMA/FDMA


71/97

Spatial Division Multiple Access(SDMA)

Varios usuarios en la misma celda pueden utilizar el mismo time-slot/

frecuencia.

La capacidad se incrementa manteniendo la misma distancia de

reutilizacin.

D

72


72/97

Calidad de los Sistemas de

Comunicacin Mvil

Indicadores de Calidad


73/97

Indicadores de Calidad

Los sistemas mviles

plantean determinadas

exigencias de calidad que

se cuantifican mediante

parmetros que reflejen la

percepcin de los usuarios

(Key Performance

Indicators, KPIs).

74


74/97

Indicadores De Calidad Comunes

Calidad de Cobertura Calidad de Terminal

Calidad de Disponibilidad (accesibilidad)

Calidad de Fiabilidad (Retenibilidad/DropCall)

Calidad de Fidelidad (Quality Indicator, GQI,

AQI, BQI)

75

Calidad de Cobertura


75/97

Calidad de Cobertura

Se expresa mediante las siguientes

cualificaciones: Extensin: tamao de la zona de cobertura (local,

regional, nacional,internacional)

Escenario de cobertura: entorno en el que se desea darcobertura Densamente urbano, Urbano, suburbano, rural

Calles y carreteras

Interior de vehculos

Interior de edificios

Subterrneos y tneles Grado de Cobertura: especifica el porcentaje

(perimetral y zonal) de ubicaciones en el que se debeconseguir comunicacin.

76

Calidad de Terminal


76/97

Calidad de Terminal

Refleja la simetra del enlace bidireccional. Sedebe procurar que el alcance y retroalcancesean iguales.

Para el diseo se debe especificar el nivelmnimo de seal requerido para las terminalesmviles:

De vehculo

Transportables

De mano

77



77/97


Especifica la mayor (o menor) facilidad de accesoy toma de un canal de radio por parte delterminal.

Depende de la calidad de la cobertura y del grado

de congestin debido a trfico de los canales deradio disponibles.

Se cuantifica mediante la probabilidad de bloqueoo congestin que es la probabilidad de que se

rechace un intento de llamada por lainexistencia de canales libres para atenderla (opor que no hay simetra entre el UL/DL).

78

Calidad de Fiabilidad


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(Retenibilidad/Drop Call)

Expresa el porcentaje temporal mximo

admisible de interrupciones de los enlaces o

cadas de llamadas debido a:

averas de los equipos,

fallas de energa,

interferencias intensas,

discontinuidades de cobertura.

79

Calidad de Fidelidad (Quality


79/97

(Q yIndicator, GQI, MQI, BQI)

Se refiere al grado de inteligibilidad y calidad de laseal recibida.

Si es voz: ausencia de parsitos, ruido y diafona. Ensistemas analgicos la calidad se especifica mediante la

relacin SINAD (Signal-to-Noise and DistorsionRatio).

Si es digital/Datos: la tasa de error de bitstransmitidos/recibidos (BER o FER). Adicionalmente en los sistemas celulares, se establecen

indicadores de BLER/FER para determinar la calidad devoz mediante el indicador RxQual (>4 mala calidad)

SINAD =seal+ ruido+ distorsin

ruido+ distorsin

80


80/97

El Concepto Celular y Su

Evolucin

Preguntas?


81/97

Preguntas? Que significa para Usted o los Clientes Red 2G?

GSM -> 2G

GSM/GPRS -> 2.5G

GSM/GPRS/EDGE -> 2.75G?????

Que significa Red 3G? UMTS R99 - > 3G?

UMTS/HSDPA -> 3.5G?

UMTS/HSPA+ -> 3.75??

Que es realmente 4G?


En trminos simples:

Son Tecnologas Estndar y su

etapa de evolucin.

GSM/GPRS/EDGE y UMTS/HSPA (W-CDMA) sonE t d d ETSI


82/97

Estndares de ETSIEuropean Telecommunications Standards Institute (ETSI)

M . S. Garache 83

Que es un

Estndar?Una especificacin tcnica

aprobada por un

organismo de

estandarizacin

reconocido, para la cual laconformidad no es

obligatorio.


La

Evolucion

de

Standares

Mobiles

(3GPP)


83/97

Dr. M . S. Garache 84Dr. M . S. Garache 84

Principales Cuerpos de


84/97

p pEstandarizacin

ITU: International Telecommunications Union

ETSI: European Technical Standards Institute

3GPP: 3rd Generation Partnership Project

IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers

TIA: Telecommunications Industry Association

ARIB: Association of Radio Industries and

Businesses

85

El i i d l f il


85/97

El primer sistema de telefona mvil

Primer sistema MTS(Mobile Telephone

Service) instalado en 1946 en St. Louis,

Misoury, USA.

Half-duplex

Frecuencia: 150MHz con 6 canales

Tx. Downlink con 250W

Transceivers colocados en vehculos

Radio-alcance limitado

86

Caractersticas de sistemas de primera


86/97

Caractersticas de sistemas de primerageneracin

Grandes reas cubiertas por una celda (e.g.

hasta 150km en zonas rurales)

Bajo costo de infraestructura

Baja capacidad de usuarios

Alta potencia de transmisin tanto en la

estacin base como el las terminales mviles

87

Quien es dueo del concepto celular


87/97

Quien es dueo del concepto celularactual?

En Mayo de 1972 Bell Labs (hoy LucentTechnologies) registro una patente queestableci los fundamentos de la 2da. y 3ra.

Generacin de los sistemas celulares: En lugar de una sola estacin base cubriendo un

rea tan grande como fuese posible, cadaestacin base debera cubrir un rea pequea.

La misma frecuencia poda reutilizarse adistancias relativamente cortas permitiendo unmayor nmero de usuarios.

88

El concepto celular


88/97

El concepto celular

R

,...

Patente de Bell Labs en

Mayo de 1972

Varias celdas cubren un

rea extensa (rea de

servicio) Reutilizacin de frecuencias

Conexiones cambian de

estacin base conforme se

mueven los usuarios

Se utiliza baja potencia

89

ACRNIMOS


89/97

ACRNIMOS GSMGlobal System for Mobile Communications

GPRSGeneral Packet Radio System

EDGEEnhanced Data Rates for GSM Evolution

UMTSUniversal Mobile Telecommunications System

WCDMAWideband Code Division Multiplexing usado comunmente para referirse a

UMTS.

HSPAHighspeed Shared Packet Access

LTE Long Term Evolution

CDPD Cellular Digital Packet Data

PDC Pacific Digital Cellular

TDMA Time Division Multiple Access

Cdma2000 1xDVExtension 3G de estndard IS-95 (CDMA): datos compartidos y voz.

Cdma2000 1xDO Extension 3G de estndard IS-95 (CDMA): Data Only

Cdma2000 1xEV Extension 3G de estndard IS-95 (CDMA): datos compartidos con circuit-

switch voice Dr. M . S. Garache 90


90/97

M . S. Garache 91

La

Evolucion

de

Standares

Mobiles

(3GPP)


91/97


La

Evolucion

de

Standares

Mobiles

(3GPP)


92/97



93/97

94


94/97

95


95/97

96


96/97

97

Homework 1


97/97

1. Cul es la atribucin de frecuencias para telefona Celular en Costa Rica? Que

segmentos de la banda celular Nicaragense se interfieren en UL y DL?

2. Cul es la atribucin de bandas de frecuencia en Honduras? Que segmentos de la

banda celular Nicaragense se interfieren en UL y DL?

3. Para qu utilizan los gobiernos los fondos recaudados de licitaciones pblicas?

4. Cuanto recaudo el estado de Costa Rica mediante la licitacin pblica celular

reciente? Que operadores les fue adjudicada la licencia.

5. Cuanto recaudo el estado de Honduras en su ltima licitacin pblica de bandas

celulares?

6. Cuando recaudo Mxico en su ltima licitacin y cual fue la banda?

Intro Du Focal Culo s

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