ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO

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1 ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA CARRERA DE INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA, AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL PROYECTO DE GRADO PARA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO EN INGENIERÍA DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROTOTIPO DE UN SIMULADOR DE CONTROL DOMÓTICO PARA UNA VIVIENDA MEDIANTE UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN VÍA SMS KARLA PATRICIA ACOSTA PEÑA SANGOLQUÍ - ECUADOR 2008

2 CERTIFICACIÓN Sangolquí, de Agosto del 2008 Quienes al pie de la presente firmamos, damos fe y testimonio que el proyecto de grado, previo a la obtención del título en Ingeniería en Electrónica, titulado como: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROTOTIPO DE UN SIMULADOR DE CONTROL DOMÓTICO PARA UNA VIVIENDA MEDIANTE UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN VÍA SMS, fue desarrollado íntegramente por la señorita Karla Patricia Acosta Peña, bajo nuestra dirección y tutela. Certificando lo antepuesto para su uso de la manera que se creyere conveniente, nos suscribimos, Atentamente, Ing. Paúl Ayala T. DIRECTOR Ing. Jaime Andrango CODIRECTOR

3 III DEDICATORIA Quiero dedicar este trabajo de grado que no solo es la culminación de una etapa, si no, es el inicio de toda una vida; a mis padres, a mis hermanas, a mi sobrina, a mi novio y sobre todo a Dios. A mis padres Carlos y María del Carmen, por no dejarme caer nunca, por darme consejos que aunque no los quiera escuchar son los mejores para mi vida, que día a día han estado pendientes de mi tesis y tratando de ayudarme aunque no entiendan de lo que les hablo, por esforzarse tanto para darme lo mejor, por creer en mi y saber todo lo que puedo lograr. A mis hermanas Paulina y María Fernanda, porque ellas me han enseñado que todo lo que se quiere se puede, que me han mostrado siempre el camino para no desfallecer y porque aun en las buenas y en las malas siempre he descubierto el gran amor que por ser la más chiquita me han brindado. A mi sobrinita, Romina, quien con sus risas me da los ánimos de seguir avanzando. A mi novio Santiago, porque en el me he apoyado cuando ya no he sabido que hacer con el proyecto, por sus ideas, su gran ayuda y sus ganas de que yo salga adelante, y que sea mejor cada día. A Dios, quien me ha acompañado a lo largo de toda mi vida pero, en este caso esta dedicatoria es por escucharme y ayudarme ante todos mis gritos de auxilio, dándome fuerza y serenidad en aquellos momentos que tenia ganas de tirar la toalla.

4 IV AGRADECIMIENTO Al término de esta etapa de mi vida, quiero expresar un profundo agradecimiento a todos aquellos que con su ayuda, apoyo y comprensión me alentaron a logar esta hermosa realidad. Primero, quiero empezar agradeciendo a mis padres: Carlos y María del Carmen, quienes fueron los artífices para cumplir esta meta, que sin su apoyo, paciencia y cariño no lo hubiera logrado. Ellos que me guiaron e hicieron de mi quien soy hoy en día, quienes son mi inspiración y como quisiera ser en el futuro. También, quiero agradecer a mis hermanas: Paulina y María Fernanda, quienes han estado a mi lado siempre, dándome fuerzas para seguir adelante, quienes me han enseñado a luchar por lo que he querido y siempre tener la cabeza levantada en los momentos difíciles. Un agradecimiento especial a mi novio Santiago, por estar siempre junto a mí, dándome su amor y cariño, pero sobre todo, por ser esa persona que me ha enseñado a valorar las cosas más sencillas, porque veo en el a esa persona que nunca se da por vencida y que siempre quiere ser el mejor en todo momento, y que de una forma u otra, me ha contagiado eso. También un agradecimiento especial a la familia Dávalos Ávila, por recibirme como un miembro más de su familia y darme todas las oportunidades para poder realizar este proyecto. A Dios, por ser la luz de mi vida, el guía en mi camino y por darme a mi familia que tanto amo y admiro. A todos ustedes, y a aquellos que de una forma u otra han sido parte de este largo camino, Gracias.

5 RESUMEN V RESUMEN Este proyecto de desarrollo tecnológico, nuevo en nuestro país, a más de abrir nuevos campos a la automatización de las viviendas, brindando confort, seguridad y bienestar a los usuarios, permite ir un paso más adelante del simple sistema de seguridad que se promociona hoy en día. Este prototipo de control domótico, que brinda un sistema de seguridad, simulador de presencia y domoportero mediante un sistema de comunicación vía SMS, está basado en los pilares básicos de la domótica como son; seguridad, comunicaciones, confort y bienestar y control energético. Todo esto hace que este proyecto sea de gran interés para muchos constructores para mejorar y elevar de nivel sus obras. El proyecto va orientado para la comodidad de los usuarios, los mismos que con un mensaje de texto desde su celular puede controlar su vivienda, también lo puedo hacer desde el panel de control que se encuentra situado dentro de la misma. Para cualquier configuración o activación / desactivación del sistema lo debe realizar mediante una clave de cuatro dígitos, la cual puede ser modificada por el usuario. El simulador de presencia es de gran ayuda al momento de hablar de seguridad, ya que el sistema realiza la activación de luminarias en cualquier momento y de cualquier luminaria, sin la necesidad de que el usuario tenga que configurarlo constantemente.

6 PROLOGO VI PROLOGO El primer capítulo del proyecto da una breve descripción de lo que significa domótica, dando características generales tanto del simulador de presencia como del domoportero a ser diseñado e implementado. El segundo capítulo muestra los diferentes tipos de sistemas de comunicación que han existido, e indica el tipo de MODEM se ha escogido para la realización de este proyecto, dando sus características. En el tercer capítulo se muestra todo el diseño del hardware del sistema, indicando paso a paso los estudios realizados y la selección de elementos para la elaboración del mismo. En el cuarto capítulo se encuentra la información acerca de cómo implementar todo el sistema, con pasos detallados y gráficos para mejor entendimiento. El quinto capítulo indica las pruebas y resultados realizadas al proyecto, con sus respectivas observaciones. En el sexto y último capítulo se encuentran las conclusiones y recomendaciones se que han podido extraer sobre la realizacion de este

7 PROLOGO VII proyecto. Las mismas que tratan de identificar los posibles beneficios y mejoras que se pueden realizar en el futuro. Además, se encuentran los anexos, los cuales cuentan con los planos, diagramas, programas, entre otros que son de vital importancia en la realización del proyecto.

8 VIII ÍNDICE DEDICATORIA III AGRADECIMIENTO..IV RESUMEN....V PROLOGO...VI ÍNDICE VIII CAPÍTULO I... 2 INTRODUCCIÓN.2 SISTEMAS DOMÓTICOS Características de los sistemas domóticos Tipos de sistemas domóticos DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO Características de los domoporteros Características de los simuladores de presencia CARACTERÍSTICAS GENERALES DE SISTEMA.10 CAPÍTULO II...12 SISTEMAS DE COMUNICACIÓN..12 SISTEMAS MÓVILES CELULARES Sistemas GSM MODEMS DE DATOS Funcionamiento Estándares de modulación Tipos de modulación Comandos Hayes.22

9 9 CAPÍTULO III..24 DISEÑO DEL HARDWARE DEL SISTEMA DESARROLLO DE ESPECIFICACIONES Medios de transmisión Elementos ESTUDIO DE LOS PLANOS DE LA VIVIENDA Determinación del numero de circuitos de iluminación Determinación de la ubicación de sensores de movimiento y contactos magnéticos Estudio de planos eléctricos y otras instalaciones de interés en la vivienda DISEÑO DEL HARDWARE DE CONTROL Conceptos preliminares Tipos de sistemas de control Protocolo de comunicación entre MODEM y controlador Herramientas de desarrollo Requerimientos de funcionamiento PROGRAMACIÓN DEL CONTROLADOR Lógica de programación Hardware de programación DISEÑO DE LA ETAPA DE POTENCIA DISEÑO DE LA PLACA PCB Parámetros de diseño LISTA DE MATERIALES Y COSTOS REFERENCIALES DEL PROYECTO Elementos empleados en la central Elementos empleados en el panel Elementos empleados en los periféricos Mano de obra Varios Dirección técnica..82 CAPÍTULO IV.84 IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA PREINSTALACIÓN...84

10 INSTALACIÓN Sensores de movimiento Contactos magnéticos Domoportero Panel de control Central del sistema 104 CAPÍTULO V 108 PRUEBAS AL SISTEMA Y RESULTADOS PRUEBAS AL SISTEMA RESULTADOS 110 CAPÍTULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES RECOMENDACIONES..121 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 123 ANEXOS 126 PLANOS DEL SISTEMA DE ILUMINACIÓN.127 PLANO DE SENSORES DE MOVIMIENTO.129 PLANO DE CONTACTOS MAGNÉTICOS PLANO DE UBICACIONES DE ELEMENTOS.133 PLANO DE ZONAS 135 PLANO DE TUBERÍAS..137 COMANDOS AT SOFTWARE PICKIT ESQUEMÁTICOS DE PLACAS..158 Esquemático placa Panel de control..159 Esquemático placa Central del sistema.161 Esquemático placa Potencia DISEÑO DE PLACAS PCB Central del sistema..166 Potencia.169

11 11 Panel de control 172 PROGRAMA DE LA CENTRAL DEL SISTEMA 175 PROGRAMA DEL PANEL DE CONTROL 191 PROGRAMA DE PERIFÉRICOS.213 ÍNDICE DE FIGURAS.221 ÍNDICE DE TABLAS 224 ÍNDICE DE DATASHEETS 225

12 CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN 2 1 CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN 1.1. SISTEMAS DOMÓTICOS Características de los sistemas domóticos La domótica se conoce y se aplica desde los años 80 y su desarrollo más importante ha tenido lugar en países como Estados Unidos y Japón, aunque de manera diferente. En los últimos años a esta corriente se ha unido países europeos y especialmente los nórdicos, impulsados por las nuevas tecnologías en comunicaciones. En países en vías de desarrollo, hasta ahora, la situación ha sido bastante diferente y, aunque también se conoce desde hace unos años, nunca ha acabado de alzar el vuelo. 1 El término domótica proviene de la unión de las palabras domus (que significa casa en latín) y robótica (de robota, que significa esclavo, sirviente en checo). Se entiende por domótica al conjunto de sistemas capaces de automatizar una vivienda, aportando servicios de gestión energética, seguridad, bienestar y comunicación, y que pueden estar integrados por medio de redes interiores y exteriores de comunicación, cableadas o inalámbricas, y cuyo control goza de 1 upcommons.upc.edu, Sistemas Domóticos

13 CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN 3 cierta ubicuidad, desde dentro y fuera del hogar. Se podría definir como la integración de la tecnología en el diseño inteligente de un recinto. 2 Una de las funciones de la Domótica es la de crear un entorno más amigable, según sean las capacidades del individuo. Además de crear diversos sistemas que mejoran la calidad de vida, da la posibilidad de su monitorización y control a distancia, gracias al bus domótico. De esta manera, se habla de un control local que permite estar al tanto del funcionamiento de la gran parte de los servicios que se tienen al alcance de la mano (como pueden ser; la temperatura del termostato, en que ciclo se encuentra la lavadora, el estado del horno microondas entre otros) y a su vez modificarlos (cambiar la temperatura, acelerar el proceso de lavado). Pero por otro lado también existe un control remoto, mediante el cual se puede obtener información, y modificarla si es requerido, mediante otras interfaces, y controlar los dispositivos también desde interfaces diferentes. Para que un sistema pueda ser considerado inteligente ha de incorporar sistemas basados en las Nuevas Tecnologías de la Información (NTI). El uso de las NTI en la vivienda genera nuevas aplicaciones y tendencias basadas en la capacidad de proceso de información y en la integración y comunicación entre los equipos e instalaciones. Así concebida, una vivienda inteligente puede ofrecer una amplia gama de aplicaciones en áreas tales como: Monitorización de salud Seguridad Gestión de la energía Automatización de tareas domésticas 2 es.wikipedia.org/wiki/ Dom%C3%B3tica, Domótica

14 CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN 4 Formación, cultura y entretenimiento Teletrabajo Operación y mantenimiento de las instalaciones 3 Estas aplicaciones, junto con las consecuencias inmediatas emanadas de su uso, son las siguientes: Control remoto desde dentro de la vivienda: A través de un esquema de comunicación con los distintos equipos (mando a distancia, bus de comunicación, etc.). Reduce la necesidad de moverse dentro de la vivienda, este hecho puede ser particularmente importante en el caso de personas de la tercera edad o minusválidos. Control remoto desde fuera de la vivienda: Presupone un cambio en los horarios en los que se realizan las tareas domésticas (por ejemplo: la posibilidad de que el usuario pueda activar la cocina desde el exterior de su vivienda, implica que previamente ha de preparar los alimentos) y como consecuencia permite al usuario un mejor aprovechamiento de su tiempo. Programabilidad: El hecho de que los sistemas de la vivienda se pueden programar ya sea para que realicen ciertas funciones con sólo tocar un botón o que las lleven a cabo en función de otras condiciones del entorno (hora, temperatura interior o exterior) produce un aumento del confort y un ahorro de tiempo. 3 upcommons.upc.edu, Sistemas Domóticos

15 CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN 5 Acceso a servicios externos: Servicios de información, telecompra, telebanco. Para ciertos colectivos estos servicios pueden ser de gran utilidad ya que producen un ahorro de tiempo Tipos de sistemas domóticos Existe una gran variedad de sistemas domóticos con diversas aplicaciones y en constante evolución. Orientados a pequeñas construcciones o a grandes edificios, sencillos y limitados, como así también expandibles y complicados, la forma clásica e intuitiva de clasificar los sistemas disponibles es la basada en el tipo de soporte que utilizan para transmitir los datos de comunicación entre los dispositivos. De acuerdo a éste criterio, los sistemas más importantes son: Corrientes portadoras Soporte metálico Fibra óptica Conexión sin hilos La esencia que debe caracterizar a todos los sistemas domóticos, es la INTEGRACIÓN. Asimismo, todas las mejoras, ventajas y posibilidades se pueden agrupar en torno a cuatro grupos o pilares básicos, que son los siguientes: 1. Seguridad o protección patrimonial 2. Control energético 3. Confort, bienestar y calidad de vida 4. Unificación de las comunicaciones 4 Domótica, la Revolución del Bienestar.

16 CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN 6 SEGURIDAD UNIFICACIÓN COMUNICACIONES DOMÓTICA CONFORT, BIENESTAR CALIDAD DE VIDA CONTROL ENERGÉTICO Figura Pilares básicos de la domótica En el pilar de la protección patrimonial se encuentran: Simulación de presencia. Detección de conatos de incendio, fugas de gas, escapes de agua. Alerta médica. Teleasistencia. Cerramiento de persianas puntual y seguro. Acceso a cámaras IP. En el pilar de la eficiencia y ahorro energético se encuentran: Climatización: programación y zonificación. Gestión eléctrica. Racionalización de cargas eléctricas: desconexión de equipos de uso

17 CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN 7 no prioritario en función del consumo eléctrico en un momento dado. Reduce la potencia contratada. Gestión de tarifas, derivando el funcionamiento de algunos aparatos a horas de tarifa reducida. Uso de energías renovables. En el pilar del nivel de confort, bienestar y calidad de vida se encuentran: Iluminación. Apagado general de todas las luces de la vivienda. Automatización del apagado/ encendido en cada punto de luz. Regulación de la iluminación según el nivel de luminosidad ambiente. Automatización de todos los distintos sistemas, instalaciones y equipos dotándolos de control eficiente y de fácil manejo. Integración del portero al teléfono, o del videoportero al televisor. Control vía Internet. Gestión multimedia y del ocio electrónicos. Generación de macros y programas de forma sencilla por parte del usuario. En el pilar de la unificación de las comunicaciones se encuentran: Ubicuidad en el control tanto externo como interno, control remoto desde Internet, PC, mandos inalámbricos. Transmisión de alarmas. Intercomunicaciones.

18 CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO Características de los domoporteros El domoportero consiste en la integración del portero automático convencional en la red de telefonía interior de la vivienda. Se pueden hacer desvíos de llamada a teléfonos móviles y hablar con la placa de la calle aún estando a gran distancia, la casa siempre parecerá que está ocupada y sirve como elemento de seguridad. El domoportero se encarga de conectar el portero automático de la vivienda con la red de telefonía interna. De esta forma, cuando alguien llama al portero automático, el usuario ya no tiene porqué levantarse para ir hasta el citófono para hablar y abrir la puerta. Puede utilizar cualquier teléfono de la vivienda, incluso el inalámbrico. Como funciones extra, realiza desvío de llamadas y advierte al usuario mediante voz, cuando descuelga el teléfono, de la procedencia de la llamada. Figura Domoportero

19 CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN Características de los simuladores de presencia Los simuladores de presencia consisten en encender y apagar luces y/o electrodomésticos dentro del hogar en horarios preprogramados o aleatorios, simulando que el lugar está realmente habitado cuando no hay moradores en el mismo. El encendido de las luces se realiza únicamente en la noche por un tiempo predeterminado aleatorio, es decir que se programan a distinta hora el encendido y apagado de las mismas en cada noche para así dar la apariencia de que realmente alguien se encuentra en la vivienda. Los aparatos electrónicos más comúnmente utilizados para este propósito son los televisores y equipos de audio y video, estos son encendidos y apagados automáticamente en un horario preprogramado durante todo el día. Este concepto brinda mayor seguridad al hogar, evitando que posibles intrusos opten por irrumpir en el mismo ya que tiene la apariencia de estar habitado.

20 CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN 10 Figura Simulador de presencia 1.3. CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL SISTEMA El sistema a desarrollar comprende básicamente de dos servicios; el primero que es un domoportero y el segundo un simulador de presencia. Tanto el domoportero como el simulador de presencia están pensados para la seguridad del hogar, teniendo en cuenta que son sistemas preventivos, haciendo que las personas que habitan en el mismo se sientan tranquilos al momento de abandonar su vivienda, ya sea por trabajo, viaje o cualquier otro motivo. Lo que hace que este sistema se base en el ámbito de la protección patrimonial. La principal característica de este sistema es que a más de dar seguridad en la vivienda, es de fácil manejo para el usuario, pudiéndose setear parámetros como; luces o electrodomésticos a encender, tiempo de respuesta, número a marcar en caso de emergencia, entre otros. El domoportero simula la presencia de usuarios en una vivienda, mediante la transferencia de llamadas a un número telefónico; convencional o móvil,

21 CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN 11 cuando alguien timbra el portero de la casa. La característica de este sistema es que aunque las personas no se encuentren en la vivienda, quien timbre el portero eléctrico pensará que sí lo están, debido a la transferencia de llamada que se realiza y se podrá responder la llamada como si se estuviera en casa, desde cualquier lugar. Por otra parte, el simulador de presencia, como su nombre lo indica, permite simular la presencia de usuarios en una casa mediante la activación de luces o electrodomésticos. La simulación de activación de elementos en el hogar es programada vía SMS o mediante el panel de control en la misma vivienda. Este prototipo es diseñado mediante el uso de un controlador, el cual actúa con las señales de entrada de los distintos sensores y manipula los diferentes dispositivos electrónicos a encender. El sistema se basa en soporte metálico, lo que quiere decir que cada sensor, actuador, panel de control, entre otros, son cableados hacia la central, teniendo cada dispositivo su propio cableado. La activación tanto del simulador de presencia como del domoportero, se la realiza mediante el envío de mensajes de texto desde cualquier teléfono celular o Internet hacia el MODEM que se encuentra en la vivienda, el cual funciona a base de tecnología GSM. También se podrá realizar esta activación desde la vivienda misma mediante el uso del panel de control. La activación del sistema se la realiza mediante el ingreso de una clave personal, la misma que puede ser elegida por el usuario. Una vez ingresada esta clave el sistema ejecuta el simulador de presencia y el domoportero, y solamente se detiene si el usuario desactiva el mismo con la clave.

22 CAPÍTULO II SISTEMAS DE COMUNICACIÓN 12 CAPÍTULO II SISTEMAS DE COMUNICACIÓN En el presente capítulo se analizará los distintos tipos de módems, ya que con este dispositivo se realizará la comunicación entre el usuario y la central. Además se tratará sobre las tecnologías móviles celulares, debido a que se utilizará un teléfono celular como módem para la realización del proyecto SISTEMAS MÓVILES CELULARES A los sistemas móviles celulares se los puede dividir en tres distintas generaciones, teniendo cada una diferentes características y protocolos. Estas generaciones son las siguientes: Primera generación (1G) Es la más antigua, también conocida como TACS (Total Access Communications System), y engloba a todas aquellas tecnologías de comunicaciones móviles analógicas. El sistema TACS es un sistema de comunicaciones para telefonía móvil celular dúplex en la banda de 900 MHz, con capacidad para transmitir voz pero no datos. Dado que el estándar TACS sólo

23 CAPÍTULO II SISTEMAS DE COMUNICACIÓN 13 define el protocolo de acceso radio entre una estación móvil y su correspondiente estación base, y no cubre aspectos relativos a la gestión de la movilidad, surgieron toda una serie de estándares diferentes en diversos países: NTT-MTS (Japón), MNT (Escandinavia) y C450 (Alemania), con los correspondientes problemas de incompatibilidades. En la actualidad esta generación está en desuso y pronto se la dejará de utilizar definitivamente. Segunda generación (2G) Las limitaciones de la primera generación de telefonía móvil condujeron al desarrollo del sistema GSM (Global System for Mobile Communications). GSM es una tecnología digital cuya primera funcionalidad es la transmisión de voz, pero que también permite la transmisión de datos a baja velocidad: 9,6 kbit/s. Esta velocidad es baja pero permite el servicio de envío de mensajes cortos (SMS), superando con creces las mejores expectativas que podían imaginar los operadores. El sistema europeo GSM opera en torno a los 900 MHz, si bien surgió también una variante conocida como DCS (Digital Cellular System) que trabaja a 1800 MHz y cuyo objetivo es proporcionar mayor capacidad en zonas urbanas. A diferencia del sistema TACS, GSM define un sistema completo que incluye no sólo la interfaz radio, sino también una completa arquitectura de red, lo que permite el desarrollo de multitud de nuevos servicios sobre el estándar GSM. Segunda generación y media (2.5G) Aquí se incluyen todas aquellas tecnologías de comunicaciones móviles digitales que permiten una mayor capacidad de transmisión de datos y que surgieron como paso previo a las tecnologías 3G. Una de estas tecnologías 2.5G es GPRS (General Packet Radio System), basada en la transmisión de paquetes y donde los canales de comunicación se comparten entre los distintos usuarios de forma dinámica. La velocidad teórica máxima que puede alcanzar GPRS es de

24 CAPÍTULO II SISTEMAS DE COMUNICACIÓN ,2 kbit/s. Las principales ventajas que aporta GPRS respecto a GSM son, además de una mayor velocidad de transmisión, la conexión permanente y la tarificación por tráfico, convirtiéndolo en el portador ideal para los servicios WAP (Wireless Application Protocol), el acceso a Internet (web browsing, ftp, ) y el acceso a intranets de empresas. Por otro lado, el HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) es una especificación de la fase 2+ de GSM homologada por el ETSI 1. Con esta tecnología, el número de canales equivalentes de GSM utilizados en cada instante por una comunicación de datos es variable, permitiendo velocidades de transmisión de hasta 57,6 kbit/s. La ventaja de HSCSD es que la inversión para ser implantado es mínima, aunque tiene como desventaja un mayor coste para los usuarios, pues pagan por el uso de cada canal. Por último, la tecnología EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution) es otro de los desarrollos de las redes GSM, permitiendo teóricamente velocidades de datos de hasta 384 kbit/s. Se trata de una tecnología que mejora el ancho de banda de la transmisión de los datos en GSM y GPRS. Tercera generación (3G) Las tecnologías 3G se encuentran contenidas dentro del IMT-2000 (International Mobile Telecommunications-2000) de la ITU 2, el cual puede considerarse como la guía que marca los puntos en común que deben cumplirse para conseguir el objetivo de la itinerancia global, es decir, que un terminal de usuario de 3G pueda comunicarse con cualquier red 3G del mundo. Los servicios que ofrecen las tecnologías 3G son básicamente: acceso a Internet, servicios de banda ancha, roaming internacional e interoperatividad. Pero fundamentalmente, estos sistemas permiten el desarrollo de entornos multimedia para la transmisión 1 European Telecommunications Standards Institute 2 International Telecommunication Union

25 CAPÍTULO II SISTEMAS DE COMUNICACIÓN 15 de vídeo e imágenes en tiempo real, fomentando la aparición de nuevas aplicaciones y servicios tales como videoconferencia o comercio electrónico 3. Criterio Primera Segunda Tercera Generación Generación Generación Servicios Voz Voz y mensajería Voz y datos corta Calidad de servicio (QoS) Baja Alta Alta Nivel estandarización Bajo Fuerte Fuerte Velocidad de transmisión Baja Baja Alta Tipo de Paquetes Circuitos Circuitos conmutación (IP) Tabla Comparación entre diferentes generaciones de servicios móviles Sistemas GSM El sistema de comunicaciones móviles GSM (Global System for Mobile Communications) es un sistema ampliamente utilizado que representa el estándar europeo de comunicaciones móviles de segunda generación. Aunque el enorme incremento en el número de usuarios de comunicaciones móviles ha venido de la mano de este sistema, todavía existe cierta preocupación por dos aspectos fundamentales; esto es, la privacidad y la 3

26 CAPÍTULO II SISTEMAS DE COMUNICACIÓN 16 autenticación, que son la pieza fundamental en la seguridad de las comunicaciones, pero que en el caso de GSM se ha demostrado poco robusta con respecto a lo indicado anteriormente. A pesar de ello, la considerable mejora en la calidad del servicio ofrecido a los usuarios y el abaratamiento de los costes de los terminales no ha impedido la masiva utilización del sistema, que ya se encuentra en fase de adaptación al nuevo sistema de tercera generación UMTS 4. GSM es un sistema de conmutación de circuitos, diseñado originalmente para voz al que posteriormente se le adicionaron algunos servicios de datos: servicio de mensajes cortos, un servicio de entrega de mensajes de texto de hasta 160 caracteres y un servicio de datos GSM, que permite una tasa de transferencia de 9.6 kbps. Por otro lado, GPRS coexiste con GSM, compartiendo gran parte de la infraestructura desplegada en el mismo, pero ofreciendo al usuario un servicio portador más eficiente para las comunicaciones de datos, especialmente en el caso de los servicios de acceso a redes IP como Internet. Figura Módulo Siemens XT55, Tribanda GSM/GPRS 5 4 Universal Mobile Telecommunications System 5

27 CAPÍTULO II SISTEMAS DE COMUNICACIÓN 17 La arquitectura del sistema se compone de cuatro bloques o subsistemas que engloban el conjunto de elementos de la jerarquía del sistema. Cada uno de estos subsistemas desempeña funciones específicas para ofrecer el servicio de telefonía móvil al usuario final. Estos son: Estación móvil (MS) Estación base (BSS) Subsistema de conmutación y de red (NSS) Subsistema de operación y mantenimiento (OMC) Figura Arquitectura del sistema GSM La estación móvil comprende todos los elementos utilizados por el abonado del servicio. La estación base engloba los elementos que desempeñan las funciones de interconexión entre la radio con la estación móvil. El subsistema de

28 CAPÍTULO II SISTEMAS DE COMUNICACIÓN 18 conmutación y de red realiza las operaciones de interconexión con otras redes de telefonía y de gestión de la información del abonado. Finalmente el subsistema de operación y mantenimiento se encarga de supervisar el funcionamiento del resto de bloques MODEMS DE DATOS Un módem es un equipo que sirve para modular y demodular (en amplitud, frecuencia, fase u otro sistema) una señal llamada portadora mediante otra señal de entrada llamada moduladora Funcionamiento El modulador emite una señal denominada portadora, que, generalmente, se trata de una simple señal eléctrica sinusoidal de mucha mayor frecuencia que la señal moduladora. La señal moduladora constituye la información que se prepara para una transmisión (un módem prepara la información para ser transmitida, pero no realiza la transmisión). La moduladora modifica alguna característica de la portadora (que es la acción de modular), de manera que se obtiene una señal, que incluye la información de la moduladora. Así el demodulador puede recuperar la señal moduladora original, quitando la portadora. Las características que se pueden modificar de la señal portadora son: Amplitud, dando lugar a una modulación de amplitud (AM/ASK). Frecuencia, dando lugar a una modulación de frecuencia (FM/FSK).

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