INDICE 2. Conceptos Básicos Específicos de Radiocomunicación

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1 INDICE Prólogo XXI Introducción XXIII 1. Introducción a los Sistemas de Radiocomunicación Historia temprana de loa radiocomunicación Consideraciones generales Qué es un sistema de comunicaciones móviles Composición de un sistema de comunicaciones móviles Clasificación de los sistemas móviles Quién es quién en el mundo de las comunicaciones Tipos de comunicaciones en los sistemas móviles Terminología de los sistemas móviles Evolución histórica de los sistemas móviles Sistemas PMR (Private Mobile Radio) Sistemas PMT (Public Mobile Telephony) Telefonía inalámbrica Sistemas de radiobúsqueda Redes de area local sin hilos Sistemas móviles de tercera generación Perspectivas global Organismos y planes de frecuencias Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) Conferencia Europea de Administraciones Postales y de 19 Telecomunicaciones (CEPT) Instituto Europeo de Estandarización de Telecomunicaciones 20 (ETSI) Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) Comisión Federal de las Comunicaciones (FCC) Organización Internacional para la Estandarización (ISO) 21 Anexo I 21 Anexo II Conceptos Básicos Específicos de Radiocomunicación Introducción Concepto de balance de potencia Parámetros de la interfaz radio Caracterización de una antena Antena transmisora Antena receptora Caracterización de un enlace y balance de potencia Concepto de ruido Clasificación de ruido Caracterización matemática del ruido térmico Ruido en un cuadripolo Ruido en un dipolo Fórmula de ruido de Friis Órdenes de magnitud en los sistemas de comunicaciones Concepto de interferencia Interferencia electromagnetica 45

2 Intermudulaciones Interferencia cocanal Intermodulación producida en trasmisores Intermodulación producida en receptor Respuestas parásitas del receptor Técnicas de reducción de la intermudulación Interferencia de canal adyacente Concepto de propagación en canales móviles Generalidades Análisis del comportamiento del canal móvil Distribución normal o gaussiana Distribución Rayleigh Distribución Rayleigh y log normal: RLN Distribución Nakagami Rice Conclusiones Evolución de los métodos de estimación de la pérdida básica de 61 trayecto Modelo de propagación en tierra plana Influencia conjunta del terreno y la atmósfera Influencia de los obstáculos del terreno Dos obstáculos del terreno Múltiples obstáculos Métodos empíricos de estimación de la pérdida de propagación en 76 entornos móviles El fenómeno de la propagación Método de Lee Método de Okumura Hata Modelo UIT (CCIR) Modelo ángulo de despojamiento (Clearance Angle) Método de Ikegami Método de Walfisch Bertoni Método COST Modelo UMTS TR Modelos de propagación en interiores Modelo de pendiente única Modelo de múltiples paredes Modelo UIT R 8/ Aspectos adicionales Pérdidas por penetración en edificios Teoría Geométrica de la Difracción (GTD) La GTD frente a otros alternativas Obtención de rayos Representación matemática Cálculo de los coeficientes de reflexión y difracción Difracción múltiple Medios heterogéneos Conceptos Básicos Multidisciplinares en la Radiocomunicación Introducción Concepto de acceso múltiple 106

3 Acceso múltiple FDMA Acceso múltiple TDMA Acceso múltiple CDMA CDMA de secuencia directa CDMA de salto de frecuencia Características de los sistemas CDMA Acceso múltiple geográfico Acceso múltiple por modulación de impulso de salto temporal Concepto de modulación Modulaciones analógicas Modulación de amplitud (AM o amplitude Modulation) Modulación de fase (PM o Phase Modulation) Modulación de frecuencia (FM o frequency Modulation) Modulaciones digitales Codificación binaria de señales en banda base Modulación de amplitud (ASK o amplitude Shift Keying) Modulación de frecuencia (FSK o Frequency Shift Keying) Modulación de fase (PSK o Phase Shift Keying) Modulación de amplitud en cuadratura (QAM o Quadrature 137 Amplitude Modulation) Modulación OFDM Eficiencia espectral teórica Técnicas de demodulación Demodulación coherente Demodulación incoherente Comparación esquemas de demodulación Modulaciones en los sistemas de comunicaciones Concepto de tráfico Conceptos fundamentales Sistemas de pérdidas: Erlang B Sistemas de espera: Erlang C Dimensionamiento de redes Dimensionamiento de redes con asignación fija Dimensionamiento de redes con asignación troncal Dimensionamiento de las redes de radiopaquetes Medición del tráfico Estudio de la Transmisión Radio Introducción El espectro radioeléctrico Quién hace uso del espectro radioeléctrico Planificación del enlace radio Planificación inicial Repetidores Repetidores activos Repetidores pasivos Apuntes prácticos Replanteos Replanteo de los trayectos 177

4 Replanteo de las ubicaciones Características de los equipos radio Esquema general de bloques Múltiple primario Múltiple secundario Módem Transceptor Branching Configuraciones de un equipo radio Aspectos relevantes de un enlace radio Configuraciones de un equipo radio Aspectos relevantes de un enlace radio Propagación radio Efectos atmosféricos Índice de refracción Propagación en espacio libre Balance de potencia Desvanecimiento en los enlaces radio Desvanecimiento por difracción Esparcimiento de haz (desenfoque) Propagación multitrayecto Conducción (ducting) Planificación de frecuencias Planificación de los canales frecuenciales Reutilización de frecuiencias Plan a dos frecuencias (un par de frecuencias) Plan a cuatro frecuencias (dos pares de frecuencias) Plan a seis frecuencias (tres pares de frecuencias) Estándares de disponibilidad y calidad Introducción Trayecto hipotético de referencia Estándares de indisponibilidad (unavfalibity) Causas de indisponibilidad Objetivos de indisponibilidad Estándares de calidad o rendimiento (performance) Causas de no calidad (outage) Objetivos de calidad Diseño de enlace radio Introducción Mecanismo de desvanecimiento multitrayecto Consideraciones generales Jerarquías digitales PDH y SDH Jerarquía digital plesiócrona Jerarquía digital síncrona Qué es SDH Estructura SDH Redes y equipamiento SDH Sincronización de redes SDH 222

5 Radioenlaces SDH 225 Anexo I 228 Anexo II 234 Anexo III 237 Anexo IV 241 Anexo V Fundamentos de Sistemas de Radiotelefonía Móvil Privada Aspectos básicos Sistemas de despacho Alternativas al sistema básico: red heterofrecuencial Alternativas al sistema básico: red isofrecuencial Señalización CTSS (Continuous Tone Controlled Signalling System) Sistemas de llamada selective (selcall) Redes PMR de propósito específico Redes móviles de datos Redes móviles de cable radiante Sistemas móviles de radiobúsqueda POCSAG ERMES Familia FLEX Diseño de los sistemas PMR Cálculos de cobertura Cálculos de intensidad de campo necesaria Evolución de los sistemas PMR: sistemas troncales Tipos y clasificación de sistemas troncales Servicios disponibles Canales de un sistema troncal Desventajas de los sistemas troncales Protocolo señalización MPT Introducción Servicios Servicio de transmisión de datos Características físicas Esquema de funcionamiento Dimensionamiento canales de control MPT Estudio del Sistema Radiotelefonía Privada DECT Sistema DECT: introducción Evolución histórica DECT como estándar ETSI Generalidades Capa Física y Especificaciones Radio Datos generales Canales de radiofrecuencia Potencia de transmisión Modulación Otras características Canales del Sistema Multiacceso: TDMA: Canales físicos 291

6 Paquetes físicos Canales físicos Canales lógicos Arquitectura de red Terminología básica Modelo de referencia DECT Arquitectura de protocolos DECT Gestión de la comunicación Registro Establecimiento de llamadas Traspasos Estados de funcionamiento Procedimientos del terminal Aspectos adicionales Sincronización en la red DCS (Dynamic Channel Selection) Generic Access Profile (GAP) DECT como miembro de la familia IMT Referencia estandarizadota ETSI Estudios del Sistema de Radiotelefonía Privada TETRA Sistema TETRA: introducción Orígenes del sistema TETRA Prestaciones del TETRA Servicios TETRA Interfaces del estándar TETRA Especificaciones radio: nivel físico Aspectos generales Bandas de frecuencia Características generales Potencia de transmisión Control de potencia Modulación Recepción en TETRA Relaciones de protección Multiacceso en TETRA Jerarquía de tramas Sincronización Canales y ráfagas Modos de funcionamiento Proceso de conformación de la señal digital Canales lógicos Canales físicos Ráfagas Correspondencia entre canales lógicos y físicos Modo directo de operación en TRETA Arquitectura de la red TRETRA TETRA Release Comparación del TETRA con otros sistemas 326

7 7.8. Referencia estandarizadota ETSI Fundamento de Sistemas Móviles Celulares Introducción El problema de los recursos escasos la búsqueda de soluciones Concepto de sistema celular Características de los sistemas públicos celulares Sistemas celulares frente a los sistemas PMR Estudio de la geometría celular Estructura celular Análisis geométrico de las interferencias Cálculo de interferencias e los sistemas celulares Primera aproximación Segunda aproximación Tercera aproximación Asignación de frecuencias en sistemas celulares Estrategias de asignación de recursos Métodos geométrico Método heurístico Aumento de la capacidad de las redes celulares División celular y sectorización Ampliación del número de canales Préstamo de canales Orientación hacia debajo de las antenas (downtilt) Jerarquía de celdas Celdas paraguas Dimensiones de los sistemas celulares Arquitectura de redes celulares 362 Anexo I 364 Anexo II Estudio del Sistema Móvil Celular 1G TACS Sistema TACS: Introducción Aspectos generales Otros sistemas analógicos de primera generación Variantes del TACS Sistema de señalización número Especificaciones radioeléctricas Bandas de frecuencias Potencia de transmisión Modulación tráfico Modulación señalización Tolerancias equipos radio Canales de sistemas TACS Canales Tratamiento de la voz Arquitectura de red Gestión de la comunicación Inicialización en el sistema y registro 386

8 Permanencia (idle) Activación Alerta Reintento directo Conversación Traspaso Servicios adicionales Liberación Aspectos adicionales Dimensionamiento Planificación frecuencial Estaciones base Balances de potencia Perturbaciones sobre el canal móvil TACS Diferencias técnicas TACS y AMPS Estudio del Sistema Móvil Celular de 2G GSM Sistema GSM: Introducción Reseña histórica Objetivos concretos del sistema GSM Servicios de telecomunicaciones en GSM Servicios portadores Teleservicios Servicios suplementarios Requerimientos de calidad de servicio Características de la capa física de la red GSM Bandas de frecuencia Modulación Potencia de los transmisores Multiacceso Otros aspectos de interés Canales y ráfagas Canales físicos Canales lógicos Utilización de los canales lógicos Correspondencia entre canales lógicos y físicos Multitrama MF Multitrama MF Estructura de multitramas Codificación de canal Señal local Entrelazado Señalización Señal de datos Aspectos adicionales Incorporación de un terminal al sistema GSM Mediciones de la señal en la estación móvil Alineación temporal Control de potencia 420

9 Tratamiento de las pausas de la conversación Frequency hopping o saltos de frecuencia Unidad adaptadora TRAU Transmisión de mensajes cortos ETSI/DCS Tarificación Cálculos asociados al sistema GSM Arquitectura de red Sistemas y elementos de la red GSM Controladores de estaciones base, estaciones base y móviles Estructura de una esytación base Estructura de una estación móvil Gestión de la comunicación Gestión de la movilidad Identificación Seguridad Registro y localización Encaminamiento Traspasos Gestión de las llamadas Análisis de la llamadas de red móvil a red fija Red fija en GSM Referencias estandarizadota ETSI Fundamentos de las Telecomunicación Espaciales Introducción Evolución histórica Aspectos orbitales El satélite Aspectos de propagación espacial Modulaciones Trasmisión de telefonía analógica Transmisión de televisión analógica Trasmisión de señales digitales Codificación vocal en los sistema móviles Multiacceso Sistema FDMA Sistema SCPS (Single Channel Per Carrier) Sistemas CSSB (Companded Single Side Band) Sistemas TDMA Sistemas de comunicaciones en satélite y tierra Consideraciones generales Equipamiento de comunicaciones de la estación satélite Equipamiento de comunicaciones de la estación en tierra Equipamiento para sistemas de recepción individual Balance de potencia Aspectos particulares de los sistemas de comunicaciones móviles 473 vía satélite Enlaces entre satélites 473

10 Haces de antenas puntuales Métodos de multiacceso 474 Anexo I 474 Anexo II Estudio del Sistema Móvil Espacial Iridium Introducción Evolución histórica Aspectos técnicos Arquitectura del sistema Servicios proporcionados Operación Provisión del servicio Adquisición Proceso de acceso Proceso de registro Establecimiento de la llamada Mantenimiento de la llamada Estudio del Sistema Móvil Espacial Globalstar Introducción Historia de Globalstar Coberturas y mercados Servicios Globalstar Aspectos técnicos Arquitectura del sistema Sistemas Móviles de Tercera Generación Introducción GPRS EDGE IMT Descripción del sistema UMTS Arquitectura de servicios UTRAN Aspectos de diseño de la UTRAN Modelo de capa física de la interfaz Uu Códigos de ensanchamiento (spreading) Códigos de aleatorización (scrambling) Funcionamiento de los códigos Canales lógicos Canales de transporte Canales físicos Correspondencia entre los canales Modulación Núcleo de red Conmutaciones de circuitos Conmutación de paquetes Referencia normativa Sistemas de Comunicaciones Móviles en América Estandarización en Norteamérica 529

11 Evolución de los estándares en entorno norteamericano Historia de las comunicaciones móviles en Norteamérica Introducción Cronología del desarrollo de las telecomunicaciones móviles en 530 Norteamérica Estándar IMTS Introducción Características Estándar AMPS Introducción Características técnicas Introducción Bandas frecuenciales Modulación y aspectos de potencia Aspectos lógicos del sistema Canales en el sistema AMPS El canal FOCC El canal RECC El canal FVC y el canal RVC Evoluciones posteriores del sistema básico AMPS Detalles adicionales del sistema NAMPS Sistema CDPD Introducción Características técnicas Arquitectura del sistema Estándares TDMA de segunda generación 2G Introducción Estándar TDMA de segunda generación IS Introducción Características técnicas Estándar TDMA de segunda generación IS Introducción Características técnicas El canal de tráfico digital El canal digital de control Estándares CDMA de segunda generación 2G Generalidades de CDMA Capacidad de los sistemas CDMA Sistema cdmaone Introducción Ocupación del espectro Canales CDMA descendentes Parámetros de transmisión Codificación y entrelazado Códigos Walsh Expansión y modulación de radiofrecuencia Canales lógicos Canales CDMA ascendentes 564

12 Parámetros de transmisión Codificación y entrelazado Separación de usuarios Expansión y modulación de radiofrecuencia Canales lógicos sistemas de tercera generación 3G Introducción Sistema TDMA de tercera generación UWC Introducción Características técnicas Descripción de las portadoras 136 HS Referencia estandarizadota Sistema CDMA de tercera generación CDMA Introducción Características técnicas Ventajas Aspectos de capa física Sincronización Control de potencia Soft handover Diversidad en transmisión Canales de tráfico Codificación turbo Referencia estandarizadora Estándar en los diferentes países sudamericanos México Argentina Brasil Chile Colombia Resto de países latinoamericanos y Caribe Coexistencia de redes diversas PCS PCN Introducción Características técnicas Interoperabilidad 594 Bibliografía 597