AMPS/TDMA(IS-136) Este tutorial presenta los conceptos básicos de los Sistemas Celulares AMPS y TDMA (IS-136).

Transcripción

1 AMPS/TDMA(IS-136) Este tutorial presenta los conceptos básicos de los Sistemas Celulares AMPS y TDMA (IS-136). El AMPS (Advanced Mobile Phone System) y el TDMA (Time Division Multiple Access) son estándares de celular desarrollados en los Estados Unidos y adoptados en Brasil. Eduardo Tude Ingeniero de Telecomunicaciones (IME 78) y Maestro en Telecomunicaciones (INPE 81) habiendo actuado en las áreas de Redes Ópticas, Sistemas Celulares y Comunicaciones por Satélite. Ocupó varias posiciones de Dirección en empresas de Telecomunicaciones como VP de Operaciones de BMT, Director de Operaciones de Pegasus Telecom y Gerente de Planeamiento Celular de Ericsson. Pionero en el desarrollo de Satélites en Brasil (INPE), tiene vasta experiencia internacional, es poseedor de una patente en el área y ha participado constantemente como conferencista en seminarios. Ha asumido desde 2002 un nuevo reto profesional como empreendedor y Presidente de Teleco. etude@teleco.com.br Duración estimada: 15 minutos Publicado el: 08/04/

2 AMPS/TDMA(IS-136): Arquitectura La primera Generación de Sistemas Celulares, formada por sistemas analógicos, estableció la estructura y funcionalidades básicas asociadas a estos sistemas como roaming y handover entre células. (Consulte el Tutorial "Telefonía Celular en Brasil"). El AMPS (Advanced Mobile Phone System) desarrollado por Bell Labs en los Estados Unidos (1979) entró en operación en aquel país en 1983 y se tornó el sistema analógico dominante a nivel mundial. Fue estandarizado por la EIA-553 y sirvió de base para los demás sistemas analógicos como el TACS (Total Access Communications System), en Reino Unido. El crecimiento de la utilización de sistemas celulares provocó la necesidad de un aumento de la capacidad de estos sistemas, y eso fue el gran motivador en los Estados Unidos para el desarrollo de los sistemas digitales de segunda generación. La solución TDMA surgió como una opción que mantenía compatibilidad con la arquitectura y canalización utilizada por los sistemas AMPS e inicialmente fue llamada de DAMPS o Digital AMPS. El TDMA (IS-136) fue estandarizado por TIA (Telecommunications Industry Association). El AMPS y el TDMA (IS-136) presentan, por tanto, la misma arquitectura básica presentada en la figura a continuación. Mobile Station (MS) Movile Station o Estación Móvil es el terminal utilizado por los suscriptores. La estación móvil es identificada por un MIN (Mobile Identification Number). El equipamiento dispone aun de un número de serie electrónico (ESN). Estación Rádio Base (ERB) La ERB es el equipamiento encargado de la comunicación con las estaciones móviles en una determinada área que constituye una célula. Central de Conmutación y Control (CCC) La CCC es la central responsable por las funciones de conmutación y señalización para las estaciones móviles localizadas en un área geográfica designada como el área de la CCC. Home Location Register (HLR) 2

3 Home Location Register o Registro de Suscriptores Locales es la base de datos que contiene informaciones sobre los suscriptores de un sistema celular. Visitor Location Register (VLR) Visitor Location Register o Registro de Suscriptores Visitantes es la base de datos que contiene informaciones sobre los suscriptores en visita (roaming) a un sistema celular. 3

4 AMPS/TDMA(IS-136): Interface entre Estación Móvil y ERB Las características principales de la interface entre Estación Móvil y ERB son presentadas a continuación. Frecuencias de Operación (MHz) El AMPS, fue estandarizado para la frecuencia de 800 MHz destinada en los Estados Unidos para sistemas Celulares. El TDMA (IS-136) fue estandarizado para el rango de 800 MHz y 1900 MHz destinada posteriormente para sistemas celulares en los Estados Unidos. (Frecuencias en MHz) Banda A Banda B PCS 1900 Estación Móvil -> ERB ERB -> Estación Móvil Espaciamiento entre Frecuencias (Transmisión y Recepción ) , , , , Canalización El AMPS es un sistema que utiliza el múltiplo acceso por división de frecuencia (FDMA). La Banda del AMPS es dividida en canales de RF, donde cada canal consiste de un par de frecuencias (Transmisión y Recepción) con 30 khz de banda cada. Cada Banda (A o B) ocupa 12,5 MHz y es compuesta por 416 canales, siendo 21 canales de control y los demás de voz. Los canales en el AMPS utilizan modulación FM. En el AMPS, un canal de voz es ubicado y permanece dedicado a una llamada durante toda a su duración. El TDMA (IS-136) mantiene toda la estructura de canalización del AMPS pero permite que un canal sea compartido en el tiempo por varios usuarios a través de múltiplo acceso por división en el tiempo (TDMA). La estructura de transmisión de datos es implementada a través de un frame de 40 ms con 6 intervalos (Slots) de tiempo con 6,66 ms cada. Cada llamada telefónica utiliza dos intervalos de tiempo siendo, por tanto, posible hasta 3 conversaciones utilizando la misma banda de 30 khz de un canal de voz del AMPS. Cada conversación tiene una tasa bruta de 16,2 kbit/s y la modulación utilizada en el canal es de tipo /4- DPSK. El canal de control en el TDMA (IS-136) es digital y permite la implantación de servicios de mensajes cortos (SMS). Una versión anterior del TDMA, el IS-54, presentaba canal de control analógico. En el TDMA (IS-136) existen dos tipos de codificadores de voz: el Enhanced Full Rate (EFR), especificado en el IS-641, y el VSELP. La tasa bruta es de 13 kbit/s. 4

5 Capacidad Los sistemas AMPS y TDMA (IS-136) utilizan generalmente un plano de frecuencia con reuso de 7 por 21, o sea, cada célula es dividida en tres sectores y forma 21 grupos de frecuencias (canales de voz del AMPS) reutilizados en cada grupo de 7 células. En el AMPS cada una de estas frecuencias (o par) es utilizada por una llamada mientras que en el TDMA (IS-136) son posibles hasta tres llamadas simultaneas utilizando esta misma frecuencia. 5

6 AMPS/TDMA(IS-136): Roaming La posibilidad de roaming, o sea, que el suscriptor de un sistema celular continúe hablando de su terminal móvil en otro sistema, como visitante, fue implementada para sistemas AMPS y TDMA a través del protocolo IS-41. El IS-41, utilizado también por sistemas CDMA (IS-95), puede ser implementado teniendo como base para transferencia de datos el protocolo X.25 o el SS7 (ANSI). Vea el tutorial CDMA para más detalles. En Brasil, la red nacional de roaming, que posibilita el roaming automático entre celulares de las Bandas A y B es basada en el protocolo IS-41. Cuando los sistemas digitales de segunda generación (CDMA y TDMA) fueron implantados, el AMPS pasó a ser utilizado como una alternativa para complementar la cobertura de estos sistemas, debido a su extensa cobertura. Esto es posible pues los terminales móviles son duales, TDMA/AMPS y CDMA/AMPS, consiguiendo pasar a operar automáticamente en AMPS cuando el sistema digital no está disponible. En Brasil todas las operadoras de Banda A mantienen canales AMPS en toda su área de cobertura, de modo a garantizar el roaming nacional para todos los suscriptores. De esa forma, un suscriptor de Vivo (joint venture de Telefónica Móviles y Portugal Telecom), que utiliza el CDMA, al viajar al estado de Rio Grande do Sul utilizará el servicio en modo AMPS pues las operadoras de Banda A y B en aquel estado tienen sistemas TDMA. De la misma forma, un suscriptor de una operadora de TDMA al dirigirse a una pequeña ciudad del interior de São Paulo, cubierta sólo por Vivo (padrón CDMA), tendrá que operar en modo AMPS. Consulte el tutorial sobre Roaming de Teleco. El roaming del TDMA o del AMPS con sistemas GSM exigiría terminales duales, o con tres modos, y no está implementado en Brasil. 6

7 AMPS/TDMA(IS-136): Servicios Los sistemas AMPS ofrecen un número limitado de servicios, además de voz. El TDMA (IS-136) permitió ofrecer decenas de servicios suplementares, tales como la identificación de linea (de llamada), llamada en espera, sígueme y conferencia. La transmisión digital del TDMA y de otros sistemas de segunda generación, como el GSM y el CDMA (IS- 95), permiten una considerable economía de energía en relación al AMPS, pues no necesitan estar transmitiendo de forma continua. Esta característica, aliada a la evolución de la tecnología de baterías de los terminales móviles, posibilitó un gran incremento en el tiempo de operación de los terminales sin necesidad de recarga. Las operadoras que adoptaban el AMPS migraron para el TDMA (IS-136) o CDMA (IS-95) al rededor de los años 1997 y Las operadoras que adoptan el TDMA (IS-136) no tienen a su disposición una transición suave para la tercera generación (3G) de sistemas celulares lo que posibilita el ofrecimiento de servicios de datos con altas tasas de bits. Deberán, por tanto, escoger uno de los dos caminos disponibles: GSM/GPRS o CDMA

8 AMPS/TDMA(IS-136): Consideraciones Finales El AMPS fue el padrón dominante para los sistemas celulares en Brasil, sin embargo, hoy es utilizado básicamente para roaming. En diciembre de 2002 existían todavía en operación en Brasil 800 mil terminales celulares AMPS. El TDMA (IS-136) era en diciembre de 2002 el padrón dominante en Brasil con 20,9 millones de terminales y 60% de los suscriptores. Consulte el Mapa Dinámico de las Operadoras. La migración de las operadoras para sistemas 3G de la familia GSM o CDMA deberá implicar en una disminución gradual del número de terminales celulares TDMA en Brasil en los próximos años. Referencias TIA Desarrolló las normas para el CDMA. Wireless BR Posee sección con artículos sobre TDMA. 8

9 1. Señale la alternativa falsa: AMPS/TDMA(IS-136): Evalúe su Entendimiento Las Bandas A y B sólo pueden ser utilizadas por sistemas AMPS. Las interfaces de señalización para roaming en una red AMPS son basadas en el protocolo IS 41. Los canales de control del TDMA (IS-136) son digitales. La mayoría de los teléfonos celulares en operación en Brasil al final del año 2002 eran dual con TDMA (IS-136) y AMPS. 2. Señale la alternativa verdadera: Los canales de RF del TDMA y el AMPS utilizan el mismo tipo de modulación. El CDMA, TDMA y AMPS utilizan el IS-41 para roaming. El consumo de batería es el mismo en el AMPS y en el TDMA. Los sistemas AMPS y TDMA (IS-136) utilizan generalmente planos de frecuencia con reuso diferente de 7 por Un suscriptor de una operadora en Brasil que adopta la tecnología TDMA (IS-136) está en Bahia en una ciudad que sólo es cubierta por la Banda A. En qué sistema su terminal irá a operar? TDMA. CDMA. AMPS. GSM. No irá a operar. 9