-->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 Banda	Sub-Banda	Margen de Frecuencias	Subdivisión Métrica
8º	VHF baja	30 a 47		Asignadas a servicios privados
					68 a 75,8
					75,2 a 87,5
			VHF alta		146 a 149,9		Telefonía móvil en grupo o radiomensajería
					150,05 a 156,76
					156,83 a 174
		9º	SubBanda III		273 a 322		Telefonía móvil en grupo
					353 a 399,9
			UHF baja		406,1 a 430		Telefonía privada
					440 a 470
		UHF alta	862 a 960		TMA analógica TMA digital
		SubBanda 1-26 Ghz	1429 a 1525		Telefonía por Satélite. Comunicaciones Aeronáuticas
				1670 a 1990
				1900 a 2655

• 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:

• 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

• 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

• 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 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).

• 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

• 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 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

• 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

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

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

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