Telefonía móvil y celular

−−>TEMA 5: TELEFONIA MÓVIL Y CELULAR[Author:ARDP]
• SERVICIOS MÓVILES Y ESPECTRO RADIOELÉCTRICO
♦ Se divide en 9 bandas de frecuencia.
♦ En telefonía móvil se utilizan la 8ª y la 9ª
Nº
Margen de
Sub−Banda
Subdivisión Métrica
Banda
Frecuencias
30 a 47
68 a 75,8
75,2 a 87,5
VHF baja
8º
9º
VHF alta Asignadas 146 a 149,9
a
servicios 150,05 a 156,76
privados 156,83 a 174
SubBanda
273 a 322
III
353 a 399,9
UHF baja
UHF alta
SubBanda
1−26 Ghz
406,1 a 430
Telefonía móvil
en grupo o
radiomensajería
Telefonía móvil
en grupo
Telefonía
privada
440 a 470
TMA analógica
862 a 960
TMA digital
1429 a 1525
Telefonía por
Satélite.
1670 a 1990
Comunicaciones
1900 a 2655
Aeronáuticas
• Servicios móviles
♦ Clasificación de servicios móviles
◊ Según el tipo de servicios: terrestres, marítimos o aeronáuticos.
◊ Según la modalidad de la explotación públicas o privadas
◊ Según la modalidad del sistema satélite y sistemas terrestres
◊ Según las características del servicio
• RADIOMENSAJERÍA UNIDIRECCIONAL
Radio búsqueda:
• Consiste en avisos sonoros ó
• avisos sonoros con mensajes específico alfanumérico.
Ejemplo:
• Sistema érmes (European Message System): Podía enviar de 5 a 10 mensajes por segundo.
Topología de la red, elementos:
1
• Área de control: Es la que gestiona los mensajes con la red pública, realiza la intercomunicación con
las redes públicas, de las que recibe los mensajes procesándolos adecuadamente para ser gestionados
bien por operadores del mismo sistema, bien por el resto de dispositivos de la red. Desempeña
funciones de gestión administrativa de usuarios y supervisión y mantenimiento de la red.
• Receptores: Son los equipos en los que los usuarios reciben los mensajes, siendo sus características
principales gran sensibilidad y bajo consumo de energía. Las funciones son interpretar los datos
recibidos y controlar la recepción.
¿Cómo funciona?
Banda ! 169.4 y 169.8 Mhz (400 Khz.)
16 canales de 25 Khz
velocidad 6.25 Kb/s
Modulación en fase
Trama
Cobertura
Se puede establecer por medio de áreas con frecuencia diferentes (desacoplo por división de frecuencia),
requiriéndose el uso de varias frecuencias por operador.
• TELEFONÍA MÓVIL EN GRUPO
♦ Características:
◊ Es privada y directa
◊ Es bidireccional (entre móviles, móvil−base)
◊ Canal fónico de 300 a 3400 hz
◊ Exige la utilización de un centro de mantenimiento de control
◊ Tiene mucha variedad de tipos terminales que sirven para estas necesidades
◊ Hablamos de telefonía en grupo porque es privada, un grupo puede generar mucho
tráfico. El problema es que este sistema necesita mucha cobertura. Para aumentar la
cobertura se puede actuar en la colocación de repetidores o aumentando la potencia
de emisión. El problema de estos métodos es que pueden existir zonas en las que se
solapen las coberturas.
◊ La mejor solución para el problema anterior es usar una frecuencia distinta para cada
repetidor (sistema celular).
◊ Lo proporcionan las operadoras de telefonía móvil.
◊ Ejemplos: RENFE, transportes terrestres.
• COMUNICACIONES A CORTO ALCANCE
♦ Características:
◊ Móviles de bajo costo y distancias limitadas.
◊ Apoyados por estaciones repetidoras.
◊ Son redes privadas
◊ Uso residencial, de vigilancia, etc
◊ Su uso no siempre está declarado, o sea, no está registrado.
◊ Telefonía inalámbrica.
♦ Usos del sistema
◊ Residencial doméstico
2
⋅ Proporcionan las mismas facilidades que el aparato telefónico del que
dependen. Estas Facilidades son dos CT0 y CT1.
◊ Uso Público o telepunto(CT2)
⋅ Es lo mismo que el inalámbrico pero con mas cobertura
◊ Sistema de comunicaciones de empresa (CT3): Es un sistema
multicelula/multiusuario con el que las personas que trabajan en una oficina disponen
de un teléfono portátil que proporciona todas las facilidades de una extensión normal.
Cada portátil tiene su propia identidad, mientras que su posición en el edificio es
supervisada por el sistema para poder dirigirle las llamadas entrantes.
• COMUNICACIONES MÓVILES DE DATOS
Existen 2 maneras:
♦ Radiomensajería
♦ Radiotelefonía privada(trunking)
El sistema se compone de 3 subsistemas:
♦ Subsistema de control y conmutación: opera mediante la red pública.
♦ Subsistema de explotación: se encarga de gestionar el sistema.
♦ Subsistema de radio: Estación emisora + receptores (terminales).
• COMUNICACIONES MARÍTIMAS
Hay 3 grupos:
♦ De largo alcance: Banda de 4 a 30 Mhz (cobertura mundial)
♦ De medio alcance: Bandas de 150 a 530 Khz.
♦ De corto alcance: Bandas de 156 a 174 Mhz.
Emisores:
♦ El emisor de estas comunicaciones es público
♦ El emisor y el receptor han de estar separados por al menos 20 km.
♦ Antenas direccionales de 10 Kw de potencia. Las ondas se reflejan en la ionosfera.
♦ 2 emisoras en la costa (tx y rx). La distancia entre ambas ha de ser superior a 2
km(Comunicaciones de medio alcance).
♦ Corto alcance: varias emisoras colocadas en puntos estratégicos.
• COMUNICACIONES AERONÁUTICAS
La velocidad de desplazamiento de las estaciones móviles (aeronaves) y la necesidad de una amplia cobertura
hacen que dicho servicio presente notables novedades respecto a otros.
Además la altura de las estaciones móviles podría interferir en distintos medios de comunicación por lo que se
asignó una banda de frecuencias con el suficiente módulo de protección y alejada de las usadas en los
instrumentos de abordo.
♦ Servicios:
◊ Destinados a los pasajeros (voz y datos).
♦ Subsistema de estaciones de tierra. Compuestos por:
◊ Estaciones de comunicación
◊ Controlador de estaciones
3
◊ Subsistema de explotación y admisión
♦ Tipos de estaciones:
◊ Cobertura de vuelo en altura de crucero(mas de 4500 m). Estaciones de gran potencia
(50 dbm), cobertura omnidimensional (hasta 350 Km)
◊ Cobertura en zona de aproximación ( aterrizaje, despegue y espera).
◊ Cobertura en zona de rodadura del aeropuerto
♦ Bandas de frecuencia:
◊ 1670−1675 Mhz(5 Mhz de ancho) para enlaces tierra−aire.
◊ 1800−1805 Mhz (5Mhz) para enlace aire−tierra.
♦ Terminales: Teléfonos de cable, inalámbricos, faxes, etc Centralita de abordo. Sistemas de
comunicación.
• COMUNICACIÓNES MOVILES VÍA SATÉLITE
Móvil−tierra
Móvil−móvil
Se utilizan satélites Geoestacionarios
♦ Giran a la misma velocidad que la tierra.
♦ Proporcionan un ancho de banda grande
♦ Altitud: 35.000 Km y 40000km
♦ Cubren zonas muy grandes
♦ Desarrollan grandes potencias
Satélites de órbita media:
Se encuentran a 10000 a 20000 Km aproximadamente
Los sistemas mas importantes son:
♦ Inmarsat: Se pueden distinguir dos sectores:
◊ Sector espacial: Características;
⋅ Son 4 Satélites Geoestacionarios (operativos)
⋅ Y 4 satélites de reserva
⋅ Centro de control de satélites(CSS): sirve para todo tipo de control de los
satélites, desde el estado de los sistemas eléctricos o el combustible de los
mismos hasta operaciones de corrección de posición hay 3, EE.UU, Reino
Unido y Alemania.
◊ Sector Terreno: Características;
⋅ Estaciones terrenas: Son instalaciones fijas equipadas con antenas de tamaño
relativamente grande (14 m de diámetro) que proporcionan la interfaz del
sistema con las redes de telecomunicación terrestres y gestionan el
establecimiento de comunicaciones entre dichas redes y las estaciones
móviles.
⋅ Centro de control de operaciones(CCO): coordina las actividades de los
centros de control de satélites. Y de las estaciones terrenas fijas.
⋅ Estaciones coordinadas de red(ECR): Controlan y supervisan el tráfico en la
región oceánica a la que corresponde.
⋅ Estaciones móviles(EM): Existen varios tipos, por ejemplo las más caras que
son las del sistema INMARSAT−A o las mas compactas y económicas que
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son las del sistema INMARSAT−C, están dotadas de antenas parabólicas
plegables que permiten una mayor operatividad a la unidad.
♦ Euteltracs: es un sistema diseñado para ofrecer servicios de comunicaciones de datos a baja
velocidad por satélite, en forma de mensajes de contenido general y en particular en mensajes
de posición. Su campo principal de aplicación son los sistemas de gestión de flotas o grupos
cerrados de vehículos
♦ Hispasat(Hispasat S.A): Tiene por misión el desarrollo y explotación del primer sistema
español de comunicaciones vía satélite. Dispone de 2 satélites operativos y dos de reserva, un
satélite en la tierra y un centro de control de seguimiento situado en Arganda del rey. Es un
sistema de ámbito nacional aunque su área de cobertura alcanza amplias zonas de Europa y
dos canales destinados a América.
Soporta 4 misiones:
◊ Radio difusión directa: se recibe con antenas de 50 cm o menos.
◊ Servicio fijo con dos haces de cobertura (península y canarias) voz, datos,
televisión...
◊ TV América(2 canales) En las zonas de habla hispana
◊ Misión Gubernamental. Es decir, provee todas las emisiones de índole oficial.
* Los principales clientes de hispasat son: Telefónica, Retevisión, Correos y Telégrafos, etc
♦ Iridio
◊ Se puso ese nombre porque se esperaba poner en órbita tantos satélites como número
atómico del iridio. Se fundamenta en:
⋅ Satélites no geoestacionarios en órbitas circulares polares.
⋅ Utiliza un sistema celular
⋅ Procesador a bordo de los satélites
⋅ Los satélites están en lazados entre sí
⋅ Se utilizan las frecuencias de la banda K(20 a 23'5 Ghz) (satélites−satélites y
tierra−satélites) y banda L(1616 a 1626 Mhz para comunicaciones con
estaciones móviles)
⋅ Es un sistema global, es decir, permite cualquier tipo de transmisión de datos.
⋅ Esta compuesto por 66 satélites en 11 órbitas
⋅ 1 satélite de reserva por órbita, en una órbita inferior
⋅ 4 estaciones de seguimiento en latitudes elevadas
⋅ Iridio ofrece servicios a nivel mundial
• SISTEMAS CELULARES; GEOMETRÍA CELULAR
♦ Introducción a la red celular. 2 Conceptos fundamentales:
◊ La división celular.
◊ Reutilización de frecuencias: Compartir frecuencias en áreas geográficas distantes.
◊ Con esto se aprovecha al máximo el espectro radioeléctrico.
♦ CONCEPTOS:
◊ Célula: Es el área de cobertura de una estación base.
◊ Clúster: Es la totalidad de los canales disponibles asignados a un conjunto de células.
◊ Patrón de Repetición: Es el número de células que constituyen un clúster (4,7 y 12).
.
• Red Celular: Conjunto de clúster
• Reducción del tamaño de las células! distancia de reutilización menor. Consecuencias:
♦ Permite aumentar el número de usuarios
♦ Aumenta considerablemente la complejidad del sistema(la tecnología es mas cara).
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• Planificación Celular
♦ Criterios:
◊ Estimación del tráfico esperado, es decir, si van a haber mucho o poco tráfico.
◊ Distribución del tráfico en la zona deseada
◊ Zona de servicio en la estación de base, es la región a la que proporciona servicio una
estación base.
◊ Máxima capacidad de canales disponibles en la zona
◊ Grado de servicio, es el porcentaje de congestión permitida, esto depende del
operador, según el servicio que quiera dar una empresa.
◊ Grado admisible de interferencia(cocanal, canal adyacente)
◊ Patrón de reutilización elegido (4,7 y 12)
♦ Fórmulas para dimensionar una red:
Ejercicios Planificacion celular
Disponemos de un sistema de 56 canales con un transmisor de potencia suficiente para establecer una
cobertura de 5 Km de radio, una intensidad de tráfico en hora cargada de 25 mE(mili Erlang) y una tasa de
bloqueo del 3%. La relación entre el nº de canales disponibles y la máxima densidad de tráfico por
canal(eficiencia) aumentará en función del nº de canales.
Calcular:
• El nº total de usuarios soportados con una sola célula y utilizando un patrón de reutilización 7.
• Utilizando un patrón de reutilización 7.
Patron de reutilización 7 ! Eficiencia 0.48
56 canales / 7 células = 8
• Estructura del sistema
• SISTEMA DE CONMUTACIÓN
Realiza todas las funciones normales en telefonía, en cuanto a llamadas, tarificación, etc incluye las siguientes
unidades funcionales.
♦ Centro de conmutación de móviles(CCM)
◊ Es el nodo digital que realiza las funciones de conmutación de los móviles situados
dentro de su radio de influencia, así como el traspaso de llamadas y la gestión de los
servicios suplementarios.
♦ Registro de localización local (RLL)
◊ Contiene en su base de datos a los usuarios residentes en la zona con la información
correspondiente. También registra la información de localización de los abonados
residentes Cuando se encuentran desplazados de su CCM (Centro de Comunicación
Local).
♦ Registro de Localización de Visitantes (RLV)
◊ Datos temporales de los usuarios que se encuentran en la zona procedentes de otras
CCM
♦ Centro de autentificación(CA)
◊ Es el responsable de autentificar al usuario creando y enviando protocolos cuando se
procesa una llamada, tanto en recepción como en transmisión
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♦ Registro de identificación de móviles (RIM)
◊ Es una base de datos que almacena la identidad internacional del equipo móvil.
◊ Hay 3 áreas principales
♦ Sistema de estaciones base: Es el responsable de las funciones de radio de los sistemas
móviles, de su gestión, el manejo de traspaso del llamadas entre células en los sistemas
digitales y del control del nivel de potencia. Las unidades funcionales son:
⋅ Controlador de estaciones base(CEB): Sirve de interconexión entre el sistema
de conmutación y las estaciones base. Gestiona canales de radio, adapta la
velocidad y localiza las unidades móviles.
⋅ Estaciones Base (EB): *incluyen las interface de radio y los equipos de
transmisión necesarios para cubrir una o mas células. Sus funciones son
codificación y descodificación de canales. Medidas de la intensidad de la
señal, recepción de canal desde el móvil, etc...
♦ Sistemas de operaciones de mantenimiento(S.O.M)
◊ Es centralizado y remoto y proporciona los medios necesarios para realizar la gestión
de red, tanto en conmutación como en radiado. Sus tareas son la administración de
abonados, la gestión de averías y el control de la saturación del trafico por si fuera
necesaria una reprogramación de frecuencia por zonas..
• SISTEMAS DE TELEFONIA MÓVIL AUTOMÁTICA
♦ Sistemas analógicos
◊ NMA−450
⋅ El primer sistema de comunicaciones celulares fue el NMA−40 que ya está
en proceso de desmontaje.
Utilizaba 180 canales dúplex entre 454 y 458 Mhz. En sentido movil y 464 a
468 Mhz en sentido base.
El sistema empleado procedía de un estándar en uso en el norte de europa. Y
tuvo que evolucionar porque aumento su número de usuarios.
◊ TMA 900−A
⋅ Tiene 720 canales de 25 Khz, usa un canal de control y otro de voz
◊ Tonos de supervisión con los que trabajan los sistemas analógicos. Los hay de dos
tipos:
⋅ SAT(Tono de Supervisión de Audio)
• Es enviado por el sistema sobre un canal de voz y es devuelto por la
unidad móvil formando un búcle. Se utilizan para ello Hasta 3
Frecuencias diferentes para evitar la interferencia con canales.
Durante el establecimiento de la llamada la unidad móvil s informada
de la frecuencia SAT mediante el sistema SCC( Sistema Código de
Color)
⋅ TS(Tono de Señalización)
• Es un tono de 8 Khz transmitido por el canal de voz de movil a base
que sirve para indicar sus estados: cuando esta colgado, cuando
señaliza la llamada, cuando se interrumpe y para servicios especiales
◊ Formato de señalización
⋅ Existen en ambos sentidos. En los canales de control y vocales todos los
datos se envían a 8 Kbits por segmento, definiéndose 4 canales, dos de
control(ascendente, descendente) y dos de voz( Ascendente, descendente).
Cada uno de los canales de señalización lleva diverso tipo de información y
sus condiciones operacionales varían por lo que se procesarán de manera
7
independiente. Los formatos de las tramas contienen campos de señalización
y en el control descendente un bit de ocupación con características de flujo
constante, ya que los móviles en reposo exploran los canales de control
buscando la señal mas fuerte.
◊ Sistema GSM(Global System Mobile se corresponde con el TMA−9001)
⋅ El GSM permite conexiones sin pérdidas de sus propiedades específicas a la
RDSI y a la red conmutada de datos. Teniendo en cuenta que el medio de
transmisión es el aire, se usa el UTAV(unidades transcodificadoras y
adaptadoras de velocidad) : Este transcodificador reduce el contenido
binario de las señales que llegan de la red y reduce el contenido binario
de las señales que llegan en sentido opuesto. Dadas sus características
puede estar indicado en diferentes puntos de la estructura. Los canales
de voz de 64 kb/seg de la red telefónica son comprimidos por la UTAV
hasta una velocidad neta de 13 kb/seg mediante la eliminación de los
tiempos nulos(redundancia del habla). Las señales de control y
señalización se transmiten dentro de la banda a 3 kb/sg.
◊ Enlace de radio TDMA (Acceso Múltiple por división de tiempo) tiene una trama por
cada portador de radio. Cada trama tiene 8 intervalos (del 0 al 7) esto es lo que se
denomina canal físico. Van a viajar por dicho canal ráfagas de información.
⋅ Canal Físico. características de las transmisiones:
• Tipo de modulación GMSK(Desplazamiento Mínimo Gausiano). Las
bandas de frecuencia utilizadas son de 890 a 915 mhz de móvil a
base y 935−960 Mhz a movil. El nº de canales es de 992, aunque en
cada pais pueden existir acuerdos de gestión en caso de no aplicar la
banda reservada a la telefonía movil analógica.
♦ Velocidad de bits del canal físico = 270.83 Kbits/segundo
• Estructura del canal físico. ¿Que es una hipertrama?, Es el período
mas largo de recurrencia, es decir, la tira de datos mas larga que se
repite. Una hipertrama dura 3 horas 28 min 53 seg y 760 ms. Cada
hipertrama tiene 2048 supertramas, cada trama son 8 intervalos de
4.6 ms y cada supertrama según su contenido se divide en:
♦ 1ª supertrama: compuesta por 26 multitramas. Dentro de
estas tramas tenemos 26 tramas y 51 tramas de canales de
control.
♦ 2ª supertrama: 51 multitramas y 26 tramas de canales de
tráfico. Cada trama son 8 intervalos de 4.6 ms
• Tipos de canales lógicos
♦ Canal de tráfico
◊ Utiliza ráfagas normales con una parte central de 26
bits aplicada a conocer el comportamiento del canal
de radio y poder ajustar el ecualizador. Velocidad de
ráfaga = 22.8 Kbits/sg
♦ Canales de control
◊ Son los encargados de llevar los datos de
señalización control y sincronización (disponibilidad
para llamar, etc.).
• CODIFICACIÓN DE VOZ
♦ Características del codificador de voz
◊ Velocidad binaria reducida
◊ Robustez de los algoritmos frente a los errores de bit
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◊ Retardo mínimo
⋅ Técnica de codificación
Transmisión de ondas
Mixta
Información del tono y espectro
* Se filtra varias veces para reducir la velocidad
♦ Proceso en las comunicaciones
◊ Registro automático de afiliación: cada teléfono móvil posee su propia identidad y
esta asignado a un área de localización. Eso permite que los mensajes de control sea
enviados a un solo móvil a través de los canales de control del área de localización.
El teléfono móvil se encuentra asociado a una central (CCM) que guarda además la
información de la localización de sus móviles activos. Cada vez que el teléfono móvil
se mueve se envía automáticamente un mensaje para actualizar su localización
◊ −−>Teléfono móvil en reposo: Cuando un teléfono móvil se enciende este explora los
canales del control del sistema y sintoniza aquel cuya señal es mas fuerte,
permaneciendo en este hasta que la señal baja de cierto umbral [Author:ARDP]
◊ La información general del sistema contiene la identificación de la red, detalles de los
canales disponibles en esta área, servicios y requerimientos especiales y el código de
área. Comprobando el código de área recibido con el memorizado el móvil determina
cuando es necesario un nuevo registro automático.
◊ La información de control incluye mensajes de búsqueda para notificar a un
determinado móvil la entrada de una llamada, así como los mensajes de asignación de
canal durante el establecimiento de la comunicación.
◊ Recepción de llamadas
⋅ El ccm recibe una petición de llamada a un móvil
⋅ El ccm da orden de búsqueda de ese móvil
⋅ El móvil recibe el mensaje de búsqueda
⋅ El móvil espera asignación de canal
⋅ El ccm conecta la llamada de entrada a la estación base más próxima, por un
canal vocal.
⋅ Se comunica al móvil el canal de la llamada.
⋅ Se recibe la llamada, que el usuario contesta
⋅ Comienza la conversación pues quedan conectadas las 2 partes
⋅ El usuario cuelga, se desactivan los canales y el móvil queda en reposo.
◊ Llamada originada
⋅ El usuario marca un número desde su móvil y activa la función de envío.
⋅ El móvil espera asignación de canal.
⋅ El móvil se identifica y transmite el número marcado.
⋅ El ccm comprueba la disponibilidad del movil y transmite la llamada
⋅ El ccm indica al móvil el canal de voz
⋅ El móvil sintoniza el canal de voz asignado
⋅ Se produce la comunicación
⋅ Al colgar, se liberan los canales y el móvil queda en reposo
⋅ Conmutación de llamadas en curso
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Hasta Rdsi Banda Ancha entra el día 13 martes de mayo de 2003. Jueves 29 de Mayo examen del resto del
tema 4
Hasta aquí para el examen del tema 5 del viernes
SINCRONIZACIÓN
Info. Del Sistema
Direcciones
Mensajes
60 bts
54 bts
variable
variable
Vt = n * d
It =
Vt
T0
Vt volumen de tráfico
n nº de llamadas
d tiempo medio de duración
T0 Tiempo de carga
It Erlang en hora cargada
nº usuarios = 56 * = 1926 usuarios
0.86
0.025
0.48
0.025
nº usuarios =(56/7) * * 7 = 1075 usuarios
5 Km
10
50
49
Multitrama de control de tráfico
Supertrama
50
2047
2046
2045
2044
2
4
3
2
1
0
48
47
2
4
3
2
1
0
49
48
47
11
2
3
2
1
0
1
0
49
25
24
50
1
0
49
50
1
0
49
50
1
0
25
24
23
22
2
12
3
2
1
0
Hipertrama ! 3h 28' 53'' 760ms
nº usuarios = (canales/nº celdas) * (eficiencia/Itrafico) * nº celdas
235ms
120ms
Supertrama de canales de control
Supertrama de canales de tráfico
Multitrama de canales de control
nº usuarios = canales * (eficiencia/Itrafico)
Hipertrama
⋅
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