Principio de sistemas móviles. Ing. Edgar Velarde blog.pucp.edu.pe/telecom

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1 Principio de sistemas móviles Ing. Edgar Velarde blog.pucp.edu.pe/telecom

2 Elementos básicos de un sistema móvil Estación móvil o equipo de usuario Radio base o estación base

3 Elementos básicos de un sistema móvil La radio base es una estación fija usada para comunicaciones de radio con terminales móviles. Las estaciones base están localizadas en el centro o borde de una región de cobertura. Consiste de equipos de transmisión y recepción, y antenas montadas en una torre o mástil La estación móvil es un dispositivo de usuario usado para servicio de radio, puede estar estacionario o en movimiento dentro de una determinda área de cobertura

4 Capacidad, espectro y cobertura En los primeros sistemas de radio móvil el objetivo era tener una gran área de cobertura con un único transmisor de alta potencia que radiaba con una antena montada en una torre muy alta Los actuales sistemas de comunicaciones móviles tiene que cumplir con los siguientes requisitos: Alta capacidad de usuarios Uso de un espectro limitado de radio Cobertura geográfica muy grande Comunicaciones con apropiada señal a interferencia

5 Celda La celda es el área de cobertura de la radio base La celda puede ser omnidireccional o sectorizada

6 Handover o handoff El handover (HO) es el proceso que permite que una llamada o sesión en curso se mantenga en servicio cuando pasa de la cobertura de una radio base a otra

7 Duplexaje El duplexaje pueder ser: FDD (Frequency Division Duplexing) TDD (Time Division Duplexing) Un dispositivo móvil necesita para comunicarse: Uplink link (reverse channel): lleva tráfico del móvil a la estación o radio base Downlink (forward channel): lleva tráfico de la estación o radio base al dispostivo móvil

8 Frequency division duplexing (FDD) Distancia de frecuencias Reverse Channel Forward Channel Uplink Downlink Frecuencia

9 Frequency division duplexing (FDD) El uplink y downlink están separados por frecuencia Las bandas de uplink y downlink están separadas generalmente por un 5% de la banda nominal de RF para que el duplexer tenga suficiente aislamiento El duplexer es un dispositivo que permite usar la misma antena para la transmisión y recepción simultánea La mayoría de sistemas celulares lo usan: GSM, CDMA, UMTS, HSPA, LTE

10 Time division duplexing (TDD) Frecuencia Única banda de Frecuencia Reverse Channel Time slots Forward Channel Tiempo Uplink Downlink

11 Time division duplexing (TDD) El uplink y downlink usan el mismo rango de frecuencia, pero utilizan distintos time slots para la transmisión y la recepción La información es enviada en una dirección (por ejemplo, en el uplink), luego de una corta ventana de guarda se transmite en la otra dirección (downlink) Usado por los sistema celulares: TD-SCDMA (China), WiMAX, LTE

12 Técnicas de acceso múltiple

13 Técnicas de acceso múltiple Los operadores móviles tienen una asignación fija de espectro radioeléctrico El espectro es un recurso restringido para canalizar las comunicaciones Muchos usuarios móviles tienen que comunicarse a la vez en un área geográfica común Se dispone de técnicas de asignación de recursos radioeléctricos y lógicos: portadoras de frecuencia, time slots y códigos Se tiene que reutilizar los recursos de radio disponibles

14 Técnicas de acceso múltiple FDMA: Frequency Division Multiple Access TDMA: Time Division Multiple Access CDMA: Code Division Multiple Access OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access

15 Frequency Division Multiple Access (FDMA)

16 Frequency Division Multiple Access (FDMA) Usado por los sistemas de primera generación (1G) Cada canal de radio está conformado por una frecuencia Hay canales de radio asignados a los usuarios móviles y otros para control y señalización En el Perú, se desplegó el primer sistema de telefonía celular de tecnología AMPS (Advanced Mobile Phone System) en 1990 El sistema AMPS era FDD. Cada canal analógico usaba modulación FM y un ancho de banda de 30 KHz. El uplink y downlink estaban separados por 45 MHz

17 Time Division Multiple Access (TDMA)

18 Time Division Multiple Access (TDMA) Usado por los sistemas de segunda generación (2G) Se divide la frecuencia en múltiples time slots tal que varios usuarios pueden acceder a la misma frecuencia en el mismo momento Cada canal de radio está conformado por un time slot en una determinada frecuencia Usa codecs para digitalizar la voz En el Perú, se usó el sistema TDMA IS-136 (USA) Actualmente, desplegado GSM (Global System for Mobile communications) a nivel mundial

19 Code Division Multiple Access (CDMA)

20 Code Division Multiple Access (CDMA) Usado por los sistemas 2G y 3G Cada canal es definido por un código ortogonal Los códigos ortogonales tienen correlación cruzada baja (el producto de dos códigos ortogonales distintos en un determinado tiempo es cero) y auto-correlación alta (el producto del código consigo mismo es distinto de cero) Cada usuario tiene asignado un código ortogonal (Walsh, OVSF: Orthogonal Variable Spread Factor) Usa el método DSSS (direct sequence spread spectrum) Mediante DSSS, los datos del usuario son multiplicados por un código de banda ancha llamado spreading code

21 Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA)

22 OFDMA y SC-FDMA

23 Resource Block (RB) TTI: Transmission Time Interval

24 Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) Se usa en sistemas 3G y 4G A cada usuario se asigna un grupo de sub-portadoras ortogonales en un tiempo determinado Las sub-portadoras ortogonales tienen correlación cruzada baja y auto-correlación alta Usado por WiMAX, LTE y LTE-advanced En el caso de LTE, en el downlink se usa OFDMA y en el uplink se usa SC-FDMA (Single Carrier FDMA) debido al fenómeno PAPR (Peak-to-Average Power Ratio)

25 Arquitectura de un sistema móvil Terminales de usuarios Celdas Acceso Estación Base Controlador de Estación Base Redes Externas Núcleo PSTN Servidores de aplicación Internet

26 Capas de la arquitectura Servicios Núcleo Acceso Usuarios

27 Capas de la arquitectura Capa de Servicios está compuesta por servidores de aplicaciones que brindan funcionalidades a los usuarios como Prepaid, VMS, SMS, MMS En la actualidad, las compañías OTT (over-to-top) han creado nuevos negocios desde Internet Capa de Núcleo (Core) está formada por centrales de conmutación y base de datos que gestionan el acceso y el encaminamiento de las llamadas hacia dentro y fuera de la red; y por los enrutadores que encaminan las sesiones de datos. En esta capa también se genera la tasación de las llamadas y sesiones de datos Capa de Acceso (Access) está compuesta por las radio bases y controladoras de éstas que gestionan los recursos de radio para el acceso de los usuarios Capa de Usuarios donde se encuentran los teléfonos o dispositivos de usuario

28 Distribuidores Multimedia Desarrolladores de Software Ecosistema de Apple ipod Internet Redes 2G, 3G, LTE, WiFi icloud Mac iphone ipad Usuarios fidelizados

29 Roaming Roaming es la capacidad de usar la red móvil de otro operador. Roaming internacional es la capacidad de ir a otro país y usar la infraestructura de otro operador móvil

30 Registro nacional de frecuencias (RNF) Revisar el portal del Ministerio de Transportes y Comunicaciones (MTC) x.asp

31 Bandas 850, 1900 y AWS Banda Rango de Frecuencias (MHz) Ida Retorno Empres a Área de Asignación Cantidad (MHz) 850-A 850-B A Nivel 2 x 11 Telefónica , ,5 Nacional Móviles S.A. 2 x 1, América A Nivel 2 x 10 Móvil Perú 846, ,5-894 Nacional S.A.C. 2 x 2, A D América Móvil Perú S.A.C. Nextel del Perú S.A. A Nivel Nacional 2 x 15 A Nivel Nacional 2 x B , , E 1882, , F , , C 1897, , AWS-A Telefónica Móviles S.A. Nextel del Perú S.A. América Móvil Perú S.A.C. Viettel Perú S.A.C. Telefónica Móviles S.A. A Nivel Nacional 2 x 12,5 A Nivel Nacional 2 x 12,5 A Nivel Nacional 2 x 2,5 A Nivel Nacional 2 x 12,5 A Nivel Nacional 2 x 20 AW S-B Americatel A Nivel Nacional 2 x 20

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