Marco Teórico. Presentado Por: Miguel Angel Díaz. Código:

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1 Marco Teórico Presentado Por: Miguel Angel Díaz Código:

2 Índice 1. Comunicación por Sistema GSM (segunda generación o 2G) Arquitectura Servicios de GSM Señales transmitidas por los satélites GPS 5 3. Funcionamiento del Sistema GPS Fuentes de Error Perturbación Ionosférica Fenómenos Meteorológicos Imprecisión en los Relojes Interferencias Eléctricas Imprevistas Error Multisenda Interferencia "Disponibilidad Selectiva S/A" Topología Receptor-Satélites

3 Índice de guras 1. Generador Satelital GPS recepción satelital GPS

4 1. Comunicación por Sistema GSM (segunda generación o 2G) GSM es un sistema estándar para comunicación en teléfonos móviles con tecnología digital. Por ser digital, cualquier persona que utilice GSM puede enviar y recibir mensajes por , faxes, navegar por Internet, acceso a la red de una compañía (LAN/Intranet), así como utilizar otras funciones digitales de transmisión de datos, como el Servicio de Mensajes Cortos (SMS). Utiliza una tarjeta denominada SIM (Susbcriber Identity Module) que almacena todos los datos del usuario, garantizando comodidad y exibilidad para el usuario Arquitectura Una red de GSM contiene diversas entidades relacionadas, cada una con una función especíca. La arquitectura GSM contiene cuatro subsistemas, en donde cada uno concentra un número de entidades funcionales interconectados con el otro mediante interfaces estándar. Las entidades más importantes son: Estación móvil (Mobile Station o MS): es el terminal de radio móvil transportado por el abonado. Este consiste en: Equipo móvil (Mobile Equipment o ME): es el terminal GSM. Modulo de identidad del suscriptor (Subcriber Identity Module o SIM): es una pequeña tarjeta que permite identicar al abonado, que permite identicar al abonado. Subsistema de la estación base (Base Station Sub-System o BSS): se encarga del control de la conexión radio con la estación móvil. Se compone de: Estación base de transmisión-recepción (Base Transceiver Station o BTS): contiene todos los transmisores receptores que sirven a una celda. Controlador de estación base (Base Station Controler o BSC): gobierna los recursos de radio para una o más BTS. Subsistema del canal (Network Sub-System o NSS): realiza la conmutación de las llamadas entre los usuarios GSM y la red ja u otras redes de radio móviles a través de la central móvil de conmutación (MSC es el elemento central). A la vez, a través de cuatro bases de datos inteligentes, se ocupa de la supervisión de la movilidad de los abonados. Canal central de administración (Network Management Center o NMC): desde el se pueden manejar todas las operaciones en curso, además de realizar la conguración de la red Servicios de GSM Ofrece una variedad de servicios y Aplicaciones, como: Servicio de mensajería corta (Short Messaging Service o SMS) Llamada en espera 4

5 Reenvió de llamadas Identicación de llamadas Restricción de identicación Buzón de voz Reconocimiento de voz Desvió de llamada Servicio de conferencia Filtros de llamadas Vibración del móvil Sistema de escritura T9 GPS Modem [1] 2. Señales transmitidas por los satélites GPS Los satélites GPS envían dos portadoras en la Banda L de microondas. La fre-cuencia portadora L1 (1.575,42 MHz) que lleva el mensaje de navegación y el código C/A del servicio de posicionamiento estándar SPS. La frecuencia portadora L2 (1.227,60 MHz) se utiliza para medir el retardo ionosférico. Las fases de las portadoras L1 y L2 se modulan mediante tres secuencias binarias : * El código de libre acceso C/A (Coarse Acquisition) ó Código Ordinario, que modula la fase de la portadora L1, constituyendo la base del servicio civil de baja precisión ó Standard Positioning Service, consiste en un código de ruido pseudoaleatorio (PRN) con una frecuencia de KHz, que modula la portadora L1 ensanchando su espec-tro sobre un ancho de banda de 1,023 MHz (centrado en 1.575,42 MHz). La secuencia entera del código C/A se repite cada bits, o sea cada 1 milisegundo. Cada uno de estos ciclos del código C/A nalizan con un patrón de diez unos se-guidos, patrón al cual se lo denomina época del código C/A (C/A code epoch). Así, cada época del código C/A se repite cada 1 milisegundo, por ende tiene una frecuencia de 1 KHz. Hay un código C/A distinto para cada uno de los satélites de la constelación GPS, los que suelen identicarse por su "número PRN". * El código preciso P (Precise Code), que modula la fase de ambas portadoras L1 y L2, es la base del Precise Positioning Service. Se trata de un código de ruido pseudoaleatorio (PRN) de frecuencia 10,23 MHz, cuya secuencia entera tiene una longitud de 267 días (38 semanas). El código P se transmite encriptado en un código Y, de modo de ser legible únicamente a receptores autorizados que dispongan del módulo AS de desencriptado. * El mensaje de navegación MN, que modula la portadora con una señal de frecuencia 50 Hz consistente en datos que suministran a los receptores la información orbital de la constelación GPS; la escala de tiempo, y otros parámetros del sistema, necesarios para resolver la Posición del receptor.[2] 5

6 Figura 1: Generador Satelital GPS 3. Funcionamiento del Sistema GPS El Sistema GPS requiere de una red de computadoras para determinar por triangulación, la altitud, longitud y latitud de un objeto sobre la supercie de la tierra. El GPS mide el tiempo t que tarda la señal en llegarle. La distancia x entre el satélite y un punto de la tierra, obteniendo éstos valores, es fácilo calcular la velocidad con que se desplaza un objeto, calculándolo de la siguiente manera. x = v * t El GPS emplea rapidez constante, cuyo valor corresponde al de la luz ( km/s). Entonces conociendo esta velocidad, el receptor lo único que tendría que calcular es el tiempo que tarda la onda en llegar a éste. La dicultad se encuentra en el tiempo de la onda, ya que es muy pequeño. Cuando la señal procedente del satélite llega al receptor, esta arriba con un desfase como debido a la distancia y el tiempo que tarda. El receptor GPS mide este desfase, y una vez ha calculado lo multiplica por la velocidad de la luz. Para medir el desfase de la señal, los relojes de los sistemas satelitales y de los receptores deben estar sincronizados, pues deben generar de manera simultánea el mismo código que lleva en la señal satelital. Los errores en la medición son causados por el sincronismo, éstas distancias mal medidas se denominan pseudo distancias. 6

7 Figure 2: recepción satelital GPS El receptor calcula la distancia efectuando un desplazamiento temporal del código pseudo-aleatorio hasta lograr una coincidencia con el código recibido desde el satélite; siendo este el tiempo de vuelo de la señal. Este proceso se lleva a cabo de forma automática y continua en el receptor. Al público en general sólo se le permite el uso de un subconjunto degradado de señales GPS, sin embargo la comunidad civil ha encontrado alternativas mediante las denominadas técnicas diferenciales logrando obtener una excelente exactitud en la localización global. Gracias a esto las aplicaciones civiles han experimentado un importante crecimiento Fuentes de Error Perturbación Ionosférica. Las partículas cargadas eléctricamente de las ionosfera alteran la rapidez de las señales de radio. Este fenómeno puede agregar un error de ± 5m Fenómenos Meteorológicos. En la troposfera el vapor de agua afecta a las señales de las ondas electromagnéticas disminuyendo también su rapidez. Los errores causados son similares, en magnitud, a los generados por la ionosfera, pero su corrección es casi imposible Imprecisión en los Relojes. Los relojes atómicos de los satélites y los de cuarzo de los receptores presentan leves desviaciones pese a su riguroso ajuste y control. Esta imprecisión puede introducir un error adicional de ±2m Interferencias Eléctricas Imprevistas. Las interferencias electromagnéticas pueden causar correlaciones erróneas de los códigos. Estas interferencias causan errores de hasta un metro Error Multisenda. Las señales transmitidas desde los satélites pueden sufrir reexiones antes de alcanzar el receptor. Los receptores modernos emplean técnicas avanzadas 7

8 de proceso de señal y antenas de diseño especial para minimizar este error, que resulta muy difícil de modelar al ser dependiente del entorno donde se ubique la antena GPS Interferencia "Disponibilidad Selectiva S/A". Esta es la principal fuente de error del sistema GPS y es introducida deliberadamente por militar administrador de los satélites Topología Receptor-Satélites. Los receptores deben tener en cuenta la forma en que están dispuestos los satélites y el módulo receptor respecto a estos. Una determinada conguración espacial puede aumentar o disminuir la exactitud de una medida. Los errores procedentes de las distintas fuentes satelitales se acumulan en un valor de asociado a cada medida de posición GPS.[3] 8

9 Referencias [1] M. E. Gonzalez, Analisis de traco en sistemas inalambricos. [2] S. A. Albarracin Valencia, Receptor de senales gps 1ra parte, Contribuciones a la Geodesia Aplicada, p. 19, [3] S. Osorio, M., Implementacion de un sistema de posicionamiento global, utilizando el modulo gps. 9