(09735) Comunicaciones inalámbricas

FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍAS DE INFORMACIÓN Y
COMUNICACIONES
CÓDIGO-MATERIA:
PRE-REQUISITOS:
PROGRAMA – SEMESTRE:
PERÍODO ACADÉMICO:
INTENSIDAD SEMANAL:
CRÉDITOS:
PROFESOR:
09735 – Comunicaciones Inalámbricas
09729 – Redes de computadores II
Ingeniería Telemática, Octavo semestre
Agosto a Noviembre de 2016
3 horas/semana
3
Gonzalo Llano Ramírez, Fabian Leonardo Cortes
Programa: Ingeniería Telemática
Resultados de
Aprendizaje
relacionados con el
Programa
• A: Aplicación de las Ciencias y las Matemáticas (A)
Fuente de Valoración
SI
Resultados
de Aprendizaje
A: Aplicación de las Ciencias y las
Matemáticas
Motivación
Los sistemas de comunicación inalámbricos móviles y fijos, constituyen uno de los hitos más
importantes en las nuevas redes de comunicación digital, que requieren transmitir información a
altas velocidades, independiente de la ubicación física del receptor
El anterior contexto, plantea diversos desafíos tecnológicos a los profesionales en Ingeniería
Telemática, por ello, concebir, diseñar, implementar, operar y gestionar sistemas de
comunicación inalámbricos, requiere la correcta comprensión de los conceptos teóricos que
subyacen al problema de la transmisión de datos entre transmisor y receptor, especialmente
cuando se emplean medios físicos de transmisión inalámbricos.
En el curso de comunicaciones inalámbricas, se establecen las bases teóricas que le permiten
al estudiante evaluar y seleccionar las arquitecturas de redes inalámbricas para el diseño y
planificación de un sistema de comunicación inalámbrico fijo y/o móvil.
Objetivos:
General: EL estudiante estará en capacidad de seleccionar las tecnologías y arquitecturas
inalámbricas, que le permitan diseñar y planificar la infraestructura de una red de comunicación
inalámbrica móvil y/o fija.
Terminales: Al finalizar el curso de comunicaciones inalámbricas el estudiante estará en
capacidad de:
Comunicaciones Inalámbricas
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 Evaluar las distintas tecnologías de transmisión, acceso múltiple al medio, y
enrutamiento que le permitan diseñar una red de comunicación inalámbrica fija y/o móvil.
 Seleccionar las arquitecturas para el diseño y planificación de una infraestructura de red
inalámbrica fija y/o móvil
 Diseñar una red de comunicación inalámbrica fija y/o móvil teniendo en cuenta criterios de
eficiencia, calidad e integridad de los datos.
De formación en valores y capacidades:
Al terminar el curso, cada estudiante habrá tenido la oportunidad de reflexionar sobre los
siguientes valores:
 Integridad, ética, honestidad , responsabilidad y pasión por el aprendizaje cumpliendo en
forma adecuada y oportuna con las labores académicas, de respeto, tolerancia, y
reconocimiento, en su relación con los compañeros, docentes y personal administrativo de la
Universidad Icesi.
 Potenciar capacidades que le permitan realizar sus actividades académicas, profesionales y
personales, bien en forma individual o en grupo teniendo en cuenta principios de: justicia,
equidad, responsabilidad social, curiosidad científica, y especialmente, un profundo respeto
por el medio ambiente y un fuerte compromiso con el bienestar de la sociedad.
De igual manera, habrá desarrollado estas habilidades:
 Análisis y síntesis: En el desarrollo del trabajo académico del curso.
 Pensamiento sistémico: Para poder analizar un sistema de comunicación como un todo, y las
interacciones entre sus partes.
Pensamiento crítico: En las discusiones y en el trabajo académico en general.
Aprendizaje individual permanente: En la preparación previa a las clases.
Perseverancia y autonomía: a través del desarrollo de los ejercicios que entregan los
profesores, y que no representan una nota ni son necesariamente revisados en clase.
Tolerancia: mediante el respeto a las opciones y soluciones propuestas a los problemas, sean
presentadas por los compañeros o por el profesor, aún si no coinciden con la propuesta
propia.

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
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CONTENIDO DEL CURSO
UNIDAD
1: INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS
INALÁMBRICOS FIJOS Y MÓVILES
DE
COMUNICACIÓN
DIGITAL
Objetivos específicos de la unidad:
 Explicar la arquitectura de un sistema de comunicación digital inalámbrico móvil y fijo y
caracterizar cada uno de los elementos que lo conforman.


Explicar las principales métricas que permiten evaluar la calidad de un SCD inalámbrico
Evaluar las ventajas y desventajas de los sistemas de comunicación inalámbricos fijos y
móviles vs los sistemas de comunicación alambrados
Comunicaciones Inalámbricas
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TEMAS DE LA UNIDAD:
1.1
1.2
1.3
Introducción a las redes de comunicación digital inalámbricas: Celulares, WPAN, WLAN,
WMAN, Sensores, Televisión Digital Terrestre (TDT), inalámbrica y satelital (DVB/H/S),
Redes Hibridas 5G.
Arquitectura y elementos que conforman un sistema de comunicación digital inalámbrico
móvil y fijo: WLAN, Celulares.
Métricas para evaluar la calidad de un sistema de comunicación inalámbrico móvil y fijo.
1.3.1 Relación señal a ruido analógica y digital. Probabilidad de error de bit y de símbolo.
Probabilidad de outage.
UNIDAD
2. FUNDAMENTOS DE TRANSMISIÓN Y PROPAGACIÓN EN COMUNICACIONES
INALÁMBRICAS
Objetivos específicos de la unidad:
 Explicar los parámetros de transmisión de las antenas y los mecanismos de propagación de
las ondas electromagnéticas en espacio libre y en medios de transmisión con obstáculos.

Calcular el balance de potencias (link Budget) de un enlace inalámbrico teniendo en cuenta
el nivel de sensibilidad del receptor y el modelo de propagación del canal.
TEMAS DE LA UNIDAD:
2.1.
Introducción a la propagación de energía por medio de ondas electromagnéticas
2.1.1
Propiedades de la onda: Frecuencia, Periodo, Número y longitud de onda.
2.1.2
Espectro electromagnético y radio-eléctrico
2.2
Parámetros de transmisión de las antenas en SCD inalámbricos fijos y móviles
2.2.1 Diagrama de radiación, Ganancia, Directividad, Polarización, Ancho del Haz, PIRE
2.2.2 Tipos de antenas: Dipolos, Parabólicas, Horn, Loops, Helical, Patch
2.3
Mecanismos de propagación de las ondas electromagnéticas y modelos de propagación
del canal inalámbrico
2.3.1 Reflexión, Difracción y Dispersión (Scattering)
2.3.2 Desvanecimiento por variación topográfica y estructura del canal (shadowing)
2.3.3 Desvanecimiento a pequeña escala (small – scale fading)
2.3.4 Modelos de propagación del canal para exteriores: Logley-Rice, Okumura-Hata,
COST-231, Walfisch-Bertoni
Cálculo del link budget para un canal inalámbrico fijo y móvil
2.4.1 Perdidas en espacio libre (path loss, ecuación de Friss)
2.4.2 Balance de potencias considerando el Shadowing y Fast fading.
2.4
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UNIDAD
3: TÉCNICAS DE ACCESO MÚLTIPLE AL MEDIO Y ENRUTAMIENTO EN
UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN DIGITAL INALÁMBRICO MÓVIL Y FIJO
Objetivos específicos de la unidad:
 Evaluar los distintos esquemas de multiplexión y de acceso múltiple al canal definidos para
compartir los recursos inalámbricos
TEMAS DE LA UNIDAD:
3.1
Canales multiusuario: Canal de subida (Uplink) y Canal de bajada (Downlink)
3.3
Acceso múltiple al canal
3.3.1 Frequency-Division Multiple Access (FDMA)
3.3.2 Time-Division Multiple Access (TDMA)
3.3.3 Code-Division Multiple Access (CDMA)
UNIDAD
4. ARQUITECTURAS DE REDES INALÁMBRICAS
Objetivos específicos de la unidad:
 Evaluar las diferentes arquitecturas definidas por los fabricantes para el diseño de redes
inalámbricas.
 Identificar y utilizar las herramientas para el diagnóstico de redes inalámbricas
independiente de la arquitectura
TEMAS DE LA UNIDAD:
4.1
Arquitecturas inalámbricas WLAN.
4.1.1 Distribución de los canales utilizados en frecuencias 2.4Ghz y 5.4Ghz.
4.1.2 Distribución de canales en 2.4Ghz y 5.4 Ghz.
4.1.3 Interferencia Co-canal, MIMO y Beamforming
4.1.5 Dispersión espacial, lóbulo horizontal y vertical.
4.1.6 Redes WiFi con controladora en la LAN y controladora en la Nube
4.1.8 CAPEX y OPEX de las arquitecturas de inalámbricas
4.2
Herramientas para evaluar el despliegue de una red inalámbrica
4.2.1 Diferencias entre un sitesurvey predictivo y uno en campo.
4.2.2 Utilización del HeatMapper.
4.2.3 Utilización de la controladora en la nube.
4.3
Arquitecturas inalámbricas WWAN
4.3.1 Componentes enlace punto a punto y punto multipunto.
4.3.2 Componentes enlaces satelitales.
4.4
Arquitecturas inalámbricas WPAN
4.4.1 Comunicaciones con Bluetooth
4.4.2 Comunicaciones con Zigbee
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UNIDAD 5. MOBILE IP
Objetivos específicos de la unidad:
 Identificar los componentes que conforman la arquitectura de Mobile IP.

Explicar los principios de operación en el direccionamiento y enrutamiento de Mobile IP.
TEMAS DE LA UNIDAD:
5.1
5.2
5.3
Características de Mobile IP.
Arquitectura de Mobile IP.
5.2.1 Estructura que conforma Moble IP
5.2.2 Componentes del paquete Mobile IP
5.2.3 Encapsulación del paquete Mobile IP.
Direccionamiento y enrutamiento de Mobile IP
Metodología
Durante las reuniones de trabajo semanales (clases) se realizarán sesiones de discusión y
laboratorios que apunten a lograr los objetivos terminales del curso.
Cada clase parte de la base de que el estudiante ha preparado con antelación el material
asignado por el profesor para la sesión. Las asignaciones de lectura, consistentes en capítulos
del libro y/o artículos referentes al tema de estudio, estarán publicadas en el sitio Moodle del
curso.
Actividades del estudiante
Los estudiantes deberán preparar antes de la clase, los temas correspondientes a la sesión, y
haber estudiado las lecturas y articulo asignados por el profesor. Bajo el esquema de trabajo de
este curso, preparar un tema significa ESTUDIARLO, es decir hacer una lectura crítica (análisis y
síntesis) del tema asignado, indagar sobre los aspectos desconocidos, resolver las preguntas y/o
ejercicios planteados. Así mismo, Durante la clase, el estudiante deberá participar en las
discusiones del tema y en la formulación de preguntas orientadas a resolver las dudas que hayan
surgido al realizar las actividades mencionadas y las propuestas por el profesor. Después de cada
clase, además de realizar los trabajos asignados por el profesor para poner en práctica y afianzar
conceptos, el estudiante deberá reflexionar sobre la relación del tema con temas anteriores de
este y otros cursos y con su futuro desempeño profesional como Ingeniero de Ingeniero
Telemático.
Antes de los exámenes parciales y final, se asignarán talleres de repaso que serán
solucionados por los estudiantes y discutidos en clase.
Adicionalmente, el profesor dejará como ejercicios a realizar en casa, prácticas de simulación
en Matlab que van a permitir reforzar los conceptos teóricos expuestos en clase.
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Evaluación de la asignatura
Nota exámenes:
Primer Parcial: 30%;
Segundo Parcial: 30%;
Examen Final: 40%
Si la calificación media ponderada de los exámenes individuales es mayor o igual a 3,0 la nota
total se multiplica por 0,7 y entran a computar las notas obtenidas en: Tareas, lecturas de
artículos y prácticas de simulación
Tareas y lecturas de artículos: 10%,
Prácticas de simulación: 20%
Si la calificación media ponderada de los exámenes individuales es menor o igual a 3,0 la nota
definitiva será igual al 100% de la nota de los exámenes (no se tienen en cuenta: tareas, lecturas
artículos, y prácticas de simulación).
Consideraciones éticas
La política de la Universidad, y del Departamento de Tecnologías de Información y
Comunicaciones (TIC) es de tolerancia cero frente al fraude. Todos los casos de fraude serán
reportados a la jefatura del departamento y el trabajo académico implicado será calificado con
una nota de cero (parágrafo del artículo 99 del Libro de Derechos, Deberes y Normas de los
Estudiantes de Pregrado).
Debe tenerse especial cuidado en la elaboración de trabajos escritos y proyectos para evitar una
instancia de plagio académico. La bibliografía debe estar completa, y deben existir referencias a
todos los libros, artículos, páginas web y demás materiales que hayan sido empleados para la
elaboración del trabajo académico. De forma similar, un trabajo se califica por la contribución del
estudiante a la solución del problema. Esto quiere decir que un trabajo no puede ser una copia
textual de otro trabajo o documento, ni un “collage” de documentos, aunque se haya hecho
referencia correcta al trabajo ajeno.
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REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍCAS
Textos Guías
[1] J. Kurose, K. Ross, “Computer Networking – A Top-Down Approach”, Pearson, 6 ed., 2013
[2] A. Goldsmith, "Wireless Communications", 1th Edition, Cambridge University Press, 2005
[3] T.S. Rappaport, “Wireless Communications Principles and Practice”, Prentice Hall, Inc, New
Jersey 1996.
Textos de comunicaciones digitales en sistemas inalámbricos
[4] M.K. Simon, M.S. Alouini, “Digital Communications over Fading Channels”, 2nd ed. New
Jersey:
John Wiley & Sons, Ltd., 2005
[5] W.C.Y. Lee., Mobile Communications Engineering: Theory and Applications McGraw-Hill
Publications, New York, 1998.
Textos de simulación para comunicaciones digitales y sistemas inalámbricos
[6] J.G. Proakis, M. Salehi, “Contemporary Communications Systems Using Mat-Lab”. ISBN: 0-53437173-6
[7] W.H. Tranter, “Principles of communications systems simulation with Wireless applications”.
Prentice Hall ISBN: 0-13494-790-8.
[8] F. P. Fontan, P. M. Espiñeira, “Modelling the Wireless Propagation Channel: A simulation
approach with Matlab”, Wiley InterScience, ISBN: 978-0-470-72785-0
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