Ao de la Diversificacin Productiva y del Fortalecimiento de la EducacinCURSO: LINEAS DE TRANSMISIN.PROFESOR: ING. RUBEN, COTERA BARZOLA.ESCUELA: ING. ELECTRNICA.NIVEL: VII CICLO.TEMA: COMUNICACIONES MVILES.INTEGRANTES: REMOND VICENCIO, RONALD. VALLE PALACIOS, ANTHONY. BALBOA CAMA, ROMEL. PALOMINO CHAHUA, ROY. ALARCON QUISOCCAPAC, YUSEP. HUAMANI CARDENAS, RAY.2015

INDICE:1. INTRODUCCIN

2. FUNDAMENTOS DE LA INTERFAZ DE RADIO

3. PROPAGACIN EN COMUNICACINES MVILES

4. SISTEMAS CELULARES CLSICOS (FDMA/TDMA)

5. SISTEMAS GSM

6. SISTEMAS GPRS

7. SISTEMAS CELULARES CDMA

8. SISTEMAS UMTS

9. SISTEMAS HDSPA

2.

1.- INTRODUCCIN:Por definicin, el trmino "comunicaciones mviles" describe cualquier enlace de radiocomunicacin entre dos terminales, de los cuales al menos uno est en movimiento, o parado, pero en localizaciones indeterminadas, pudiendo el otro ser un terminal fijo, tal como una estacin base. Esta definicin es de aplicacin a todo tipo de enlace de comunicacin, ya sea mvil a mvil o fijo a mvil. De hecho, el enlace mvil a mvil consiste muchas veces en un enlace mvil a fijo a mvil. El trmino mvil puede referirse a vehculos de todo tipo - automviles, aviones, trenes... - o, sencillamente, a personas paseando por las calles.

El Reglamento de radiocomunicaciones define el servicio mvil como un servicio de radiocomunicaciones entre estaciones mviles y estaciones terrestres (fijas) o entre estaciones mviles nicamente. Adems, en funcin de dnde se sita habitualmente el terminal mvil, el Reglamento diferencia tres tipos de servicio:

_ Servicio mvil terrestre._ Servicio mvil martimo._ Servicio mvil aeronutico.

Es importante destacar que al hablar de comunicaciones mviles se est pensando, generalmente, en un sistema de comunicaciones punto a punto. Aunque tambin es posible en algunas circunstancias efectuar comunicaciones punto a multipunto, se trata de una configuracin especial del servicio que sirve a aplicaciones particulares.

2.- FUNDAMENTOS DE LA INTERFAZ DE RADIOA travs del interfaz de radio, se produce la unin entre los dispositivos mviles y las infraestructuras fijas que hay en las clulas. En GSM se han especificado dos bandas de frecuencia para poder ser usadas y con dos fines distintos:

Por un lado, tenemos la banda de los 890-915 MHz, que se utiliza para transmitir desde la estacin mvil a la estacin base.

Por otro lado tenemos la banda de los 935-960 MHz, para transmitir en el sentido contrario, es decir, desde la estacin base a la estacin mvil.

Hay que sealar que de estas dos bandas de frecuencias (en total tenemos 25Mhz en cada banda de frecuencias), no se pueden usar todas, ya que algunas se encuentran no disponibles por motivos militares y por compatibilidad con algunos sistemas analgicos anteriores al GSM.

Estas bandas de frecuencia, vimos antes que son utilizadas para mantener diferentes comunicaciones simultneas; hay dos mecanismos fundamentalmente utilizados para poder proporcionar acceso mltiple a un medio limitado, como son las frecuencias. Estos dos mecanismos se denominan FDMA o Frequency Division Multiple Access (Acceso Mltiple por divisin de Frecuencia) y TDMA o Time Division Multiple Access (Acceso Mltiple por Divisin de Tiempo). En el caso de FDMA a cada usuario se le asigna una frecuencia de manera que el mximo nmero de usuarios que pueden usar el sistema viene determinado por el mximo nmero de frecuencias disponibles. Mediante TDMA lo que se hace es que diferentes usuarios pueden utilizar el mismo canal; para ello, a cada usuario se le asigna un determinado tiempo en el cual puede hacer uso del canal. TDMA se usa en los sistemas GSM sobre la estructura de FDMA, de la manera siguiente:

A los 25 MHz de banda de frecuencias se divide en 125 partes denominadas frecuencias transportadoras, las cuales se encuentran separadas unas de otras por una frecuencia intermedia de 200 KHz; de las 125 frecuencias transportadoras (portadoras), una de ellas (generalmente la primera) se utiliza para comunicar GSM con servicios de baja frecuencia, por lo que de las 125, realmente solo 124 van a estar disponibles en todo momento. Posteriormente, cada frecuencia transportadora se divide siguiendo el esquema de TDMA en aproximadamente espacios de 0.577 ms, que son asignados a un usuario en particular.

MODELO ENERGTICO

3.- PROPAGACION EN COMUNICACIONES MVILES

En este apartado se introducen las caractersticas bsicas que describen el comportamiento del medio de transmisin para las comunicaciones mviles. Una vez descrito dicho comportamiento se apuntan los mecanismos genricos utilizados para contrarrestar sus efectos, de forma que en posteriores captulos se describirn los detalles de funcionamiento de algunos sistemas de telefona mvil caractersticos.

En primera aproximacin, la seal recibida en una comunicacin mvil est sujeta a tres efectos diferenciados [STEE92], [JAKE74], [LEE93]:

Prdidas por propagacin. Prdidas por configuracin del terreno. Prdidas por efecto multicamino.

.Perdidas por propagacin:

Las prdidas por propagacin son las debidas a la distancia que separa al emisor del receptor. En espacio libre, las prdidas por propagacin son inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia entre ambos:

Donde el trmino cuadrtico se justifica porque la potencia emitida en espacio libre se reparte sobre una superficie esfrica cuya rea es proporcional al cuadrado del radio de la misma.

Para las comunicaciones mviles la aproximacin de espacio libre no es vlida, ya que como mnimo se debe contar con el efecto del terreno que sustenta emisor y receptor. De este modo la energa emitida se concentra sobre la mitad de la esfera descrita en el caso anterior para espacio libre, y por ello el factor de prdidas por propagacin debera ser inferior a dos.

.Perdidas por la configuracin del terreno:

Las prdidas por configuracin del terreno, tambin llamadas desvanecimientos lentos, resultan, como su nombre indica, del entorno que rodea en cada momento emisor y receptor. Sin embargo, a diferencia del efecto multicamino, dichas prdidas tienen una variacin temporal lenta.

Los desvanecimientos lentos se deben, por lo general, a la presencia de algn obstculo de grandes dimensiones que impide la visin directa entre emisor y receptor. Esto contribuye con una atenuacin adicional que se suma a las prdidas por distancia. Las grandes dimensiones del obstculo provocan un efecto que perdura mucho ms en el tiempo que las atenuaciones por efecto multicamino, aunque la duracin real de dicho desvanecimiento lento est sujeta a la velocidad de desplazamiento del terminal mvil.

La estadstica ms utilizada para simular dicho efecto es la estadstica Log-normal. Es decir, expresadas las prdidas por configuracin del terreno en forma logartmica, su estadstica ser normal o Gaussiana con una desviacin tpica variante segn el entorno de estudio escogido. La funcin densidad de probabilidad de las prdidas por configuracin del terreno es la mostrada en la expresin:

.Perdida por efecto multicamino:

El canal radio se puede observar en una escala temporal reducida a travs de su respuesta impulsional [ROSS94]. En ella se aprecian dos caractersticas dominantes, el delay spread y el Doppler spread. El delay spread tiene como efectos directos la dispersin en el tiempo y el consiguiente desvanecimiento selectivo en frecuencia, mientras el Doppler spread da lugar a la dispersin en frecuencia y el desvanecimiento selectivo en el tiempo.

Ambas caractersticas, delay spread y Doppler spread, son producto del efecto multicamino de las comunicaciones mviles. En la mayora de los casos no existe visin directa entre transmisor y receptor, de modo que la seal recogida en el receptor es la suma de muchas seales procedentes de sucesivas reflexiones producidas sobre los elementos que rodean emisor y receptor hasta llegar a la antena receptora. La seal suma de todas las reflexiones es la seal sujeta al efecto multicamino.

La estadstica ms comnmente utilizada para simular dicho efecto suele ser la estadstica Rayleigh, cuya funcin densidad de probabilidad del valor de la atenuacin es la que se presenta en la expresin

4.- SISTEMAS DE CELULARES CLSICOS (FDMA/TDMA)

Los sistemas de primera generacin fueron los primeros sistemas celulares. El concepto de sistema celular introduce nuevos procedimientos sobre los sistemas de telefona mvil, uno de ellos es el traspaso de llamada. Con este nuevo procedimiento se gestiona el cambio de canal utilizado para la comunicacin en una celda por otro nuevo canal de la celda de destino, es decir, el traspaso de llamada se produce cuando el terminal mvil abandona una celda para introducirse en otra.

Otro procedimiento caracterstico de los sistemas celulares es la bsqueda de un mvil para el establecimiento de una llamada dirigida hacia este. La ubicacin del terminal mvil es ambigua, se desconoce la celda donde se encuentra y el establecimiento de una comunicacin requiere realizar una localizacin. Para ello se hace necesario enviar un mensaje de bsqueda sobre el conjunto de celdas donde puede encontrarse el terminal mvil, a la espera de que el terminal mvil responda a travs de una estacin base determinada, y de este modo comunica indirectamente su posicin.

Por ltimo, se introduce el procedimiento de actualizacin de posicin. Sirve para facilitar la bsqueda del terminal mvil cuando se realiza una llamada hacia ste, como se ha descrito en el prrafo anterior. Este procedimiento reduce la ambigedad en la ubicacin del terminal mvil a unos lmites razonables que proporcionan un tiempo de respuesta aceptable en la localizacin del mvil sin sobrecargar en exceso la red. Para ello el conjunto de celdas que constituyen el rea de servicio de un operador de telefona mvil se subdivide en reas de localizacin, agrupaciones de celdas que emiten el mismo identificador de rea de localizacin. Cuando un mvil detecta el identificador de rea de localizacin, lo compara con el que guarda en memoria de la ltima actualizacin de posicin que realiz. Si este identificador coincide, el terminal mvil no realiza ninguna accin extra. En cambio, si el mvil detecta que los identificadores de rea de localizacin no coinciden, inicia el procedimiento de actualizacin de posicin para indicar al sistema que ha abandonado un rea de localizacin para entrar en otro diferente. De este modo el sistema conoce la localizacin de sus terminales mviles en todo momento con una ambigedad equivalente al tamao del rea de localizacin. Si el sistema precisa conocer con mayor exactitud la posicin de un terminal mvil, concretamente en el proceso de establecimiento de una llamada dirigida hacia ste, se inicia el proceso de bsqueda del mvil, que concluir con la localizacin a nivel de celda del terminal mvil buscado.

.Tecnicas de Multiacceso:

. Frequency Division Multiple Access (FDMA)Se basa en la separacin en frecuencias del volumen espectral, el ancho de banda se divide en radiocanales, cada radiocanal se asigna a un usuario en la interfaz radio. (Un solo canal por portadora).

Caractersticas de FDMA:

_ Compatibilidad con modulaciones y seales analgicas y digitales._ Tecnologa madura y experimentada._ Resistencia a las perturbaciones en su variante de banda estrecha._ Adecuado para sistemas de baja/mediana capacidad de trfico._ Complejidad de las estaciones base._ Escasa versatilidad para acomodar distintas aplicaciones o flujos de trfico._ Dificultades para la insercin de la sealizacin asociada a la llamada._ Limitaciones para la mejora de la calidad de la voz.

. Time Division Multiple Access (TDMA)TDMA asigna a los usuarios una misma frecuencia durante breves intervalos de tiempo, de forma peridica, de manera que aquellas efectan transmisiones simultneas pero discontinuas, en esa frecuencia portadora mediante rfagas o paquetes de informacin.

TDMA posee las siguientes caractersticas:

_Complejidad del Acceso: sincronizacin temporal para evitar colisiones._ Amplificacin de las estaciones base._ Limitacin tamao de la trama, para evitar altas velocidades._ Retardo en la comunicacin, debido a que la transmisin es discontinua, se necesita usar buffer._ Elevada versatilidad, cambiar intervalos dependiendo de la necesidad de los usuarios._ Facilidad de sealizacin, ms fcil incluir bits dentro de la trama._ Idoneidad, para media/alta capacidad de trfico debido rendimiento del espectro radioelctrico.

5.- SISTEMA GSMEl sistema GSM (Sistema global de comunicaciones mviles) es un sistema de telefona celular para la transmisin digital de voz y datos con una gran calidad que se est extendiendo por todo el mundo. Para poder utilizarlo, debe disponer de un telfono celular compatible, abonarse al servicio GSM, utilizar un cable GSM y emplear un software de comunicaciones compatible con GSM.El sistema GSM proporciona al mdem caractersticas de lnea terrestre y de telefona digital GSM; puede utilizar el mdem para transferir datos por las lneas telefnicas o para realizar la transmisin a travs de un telfono celular. Puede enviar y recibir archivos, faxes y mensajes cortos (SMS), y acceder a servicios en lnea y a Internet. Se puede efectuar estas transferencias de datos desde cualquier lugar dentro el rea de cobertura del proveedor de servicios de telefona GSM.

.ARQUITECTURAEl sistema GSM se estructura en unidades funcionales e interfaces. Las primeras son entidades que tienen a su cargo la ejecucin de las funciones del sistema. Las interfaces son las fronteras de separacin entre las unidades.

6. - SISTEMA GPRS (General Packet Radio Service)

La red GSM prev unos servicios de transmisin de datos desde la fase inicial (fase 1). Sin embargo, se trata de servicios con modalidad de transferencia por conmutacin del circuito, es decir, donde la red, una vez establecida la conexin fsica de cabo a rabo entre dos usuarios, dedica los recursos propios hasta que no es solicitado expresamente el establecimiento de la conexin, independientemente del hecho de que los dos usuarios se intercambien datos durante todo el tiempo de conexin. Esta modalidad de transferencia es ptima slo en el caso en que los dos usuarios tengan que intercambiarse una cantidad significativa de datos (transferencia de ficheros o archivos); resulta ineficiente en cuanto los datos a intercambiarse son de pequea entidad o bien, en el caso ms frecuente, el trfico de datos es de tipo interactivo o transitorio, es decir, el tiempo de uso efectivo de los recursos de la red supone slo una parte con respecto al tiempo total de conexin (como, por ejemplo, la navegacin en Internet a travs de la World Wide Web).

Es decir, se crea el mismo problema para el GSM que para la PSTN (Public Switsched Telephone Network) hace unos aos: prever una modalidad de transferencia por paquetes de datos, en la que los datos de los usuarios, contenidos en entidades de protocolo autosuficientes con indicacin del remitente y del destinatario, pueden ser transportados por la propia red sin necesidad de una estrecha asociacin con un circuito fsico. Ya se ha dado un paso intermedio en esa direccin con el GSM de fase 2, previendo servicios con acceso a las puertas pertinentes de la red PSPDN (Public Switched Packet Data Network). Sin embargo, siempre es necesario establecer una conexin fsica (por conmutacin del circuito) en la red de radio, incluso cuando se accede a un canal virtual de la red de paquetes. El resultado de ello es que el recurso de radio es igualmente infrautilizado y el usuario ocupa un canal de trfico (por cuyo uso tendr que pagar presumiblemente por el tiempo empleado), para conectarse a otra red en la cual, sin embargo, la informacin no viaja a un rendimiento ffjo (y el transporte relativo se suele pagar en base al volumen de datos transportados).

Arquitectura de la red:

Para la realizacin de un servicio de datos por paquetes en la red celular GSM se pueden seguir dos inicializaciones diferentes:

_ Inicializacin de sistema separado_ Inicializacin de sistema integrado

La primera inicializacin prev que toda la infraestructura necesaria para el soporte del servicio sea aadida a la de la red GSM, mientras que la segunda prev el aadido de la funcionalidad necesaria para el soporte del GPRS a las entidades que componen la infraestructura de la redGSM.En realidad, tambin la inicializacin de sistema integrado requiere la introduccin de nuevas entidades, garantizando de todos modos, desde el punto de vista econmico, un impacto menos vistoso sobre los costes necesarios para la implementacin del servicio.Las entidades que tienen que ser aadidas, desde el punto de vista de la integracin del servicio GPRS en la red GSM, son:

_ GSN (Gateway Support Node), que constituyen los nodos de soporte del servicioGPRS._ GPRS register

7.- SISTEMAS CELULARES CDMA (Code Division Multiple Access)

CDMA otorga a cada canal la totalidad del volumen espectral disponible: todo el ancho de banda, tiempo y toda la zona de cobertura de forma que permite la transmisin simultnea de varias comunicaciones que emplean todos los recursos a la vez. La separacin entre ellas se realiza asignndoles distintos cdigos digitales.

Caractersticas bsicas de CDMA:

Requiere que las seales a transmitir y los cdigos de direccin sean digitales. Es una tcnica intrnsecamente de banda ancha. Ofrece gran capacidad de trfico. Requiere estricta sincronizacin y control de potencia de las transmisiones. En entornos contiguos, pueden utilizarse las mismas frecuencias, lo cual mejora la calidad de traspaso de una estacin base a otra.

8. - SISTEMAS UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)

En 1985, surge en Europa laprimera generacin (1G)tras adaptar el sistemaAMPS (Advanced Mobile Phone System)a los requisitos europeos, y ser bautizada comoTACS(Total Access Communications System). TACS engloba a todas aquellas tecnologas de comunicaciones mviles analgicas. Puede transmitir voz pero no datos. Actualmente esta tecnologa est obsoleta y se espera que desaparezca en un futuro cercano.Debido a la sencillez y las limitaciones de la primera generacin, surge el sistemaGSM (Global System for Mobile Communications)que marc el inicio de lasegunda generacin (2G). Su principal caracterstica es la capacidad de transmitir datos adems de voz, a unavelocidadde 9,6 kbit/s. Lo cual le ha permitido sacar a la luz el famoso y exitoso sistema de mensajes cortos(SMS).En 2001 surge la denominada segunda generacin y media (2.5G) en Estados Unidos y Europa como paso previo a la3G. En esta generacin estn incluidas aquellas tecnologas que permiten una mayor capacidad de transmisin de datos y que surgieron como paso previo a las tecnologas3G. La tecnologa ms notoria de esta generacin es elGPRS (General Packet Radio System), capaz de coexistir conGSM, pero ofreciendo servicio portador ms eficiente para el acceso a redes IP comoInternet. La velocidad mxima deGPRSes 171,2 kbit/s aunque en la prctica no suele pasar de 40 kbit/s de bajada y de 9,6 kbit/s de subida.Ms tarde surgieron ya las tecnologas 3G. Las tecnologas de la tercera generacin se categorizan dentro delIMT-2000 (International Mobile Telecommunications-2000)de laITU (Internacional Telecommunication Union), que marca el estndar para que todas las redes 3G sean compatibles unas con otras.Los servicios que ofrecen las tecnologas 3G son bsicamente: acceso a Internet, servicios debanda ancha,roaming internacionaleinteroperatividad. Pero fundamentalmente, estos sistemas permiten el desarrollo de entornos multimedia para la transmisin de vdeo e imgenes en tiempo real, fomentando la aparicin de nuevas aplicaciones y servicios tales comovideoconferenciaocomercio electrnicocon una velocidad mxima de 2Mbit/sen condiciones ptimas, como por ejemplo en el entorno interior de edificios..ARQUITECTURALa estructura de redes UMTS est compuesta por dos grandessubredes: la red de telecomunicaciones y la red de gestin. La primera es la encargada de sustentar la transmisin de informacin entre los extremos de una conexin. La segunda tiene como misiones la provisin de medios para la facturacin y tarificacin de los abonados, el registro y definicin de los perfiles de servicio, la gestin y seguridad en el manejo de sus datos, as como la operacin de los elementos de la red, con el fin de asegurar el correcto funcionamiento de sta, la deteccin y resolucin de averas o anomalas, o tambin la recuperacin del funcionamiento tras periodos de apagado o desconexin de algunos de sus elementos. Dentro de este apartado vamos a analizar slo la primera de las dos subredes, esto es, la de telecomunicaciones.UMTS usa una comunicacin terrestre basada en una interfaz de radioW-CDMA, conocida comoUMTS Terrestrial Radio Access (UTRA). Soporta divisin de tiempo duplex (TDD) y divisin defrecuencia duplex (FDD). Ambos modelos ofrecen rangos de informacin de hasta 2 Mbps.

9. - SISTEMAS HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access)Es una tecnologa mvil conocida como 3.5G que viene a ser una mejora de la tecnologa UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) de tercera generacin (3G).Esencialmente esta tecnologa provee velocidades altas en el canal de bajada (downlink), en teora hasta 14.4 Mbps (y 20 Mbps con antenas MIMO multiple input multiple output), superando altamente a los 384 kbps de UMTS, y aumentando as su eficiencia espectral, lo que permite brindar mejores tiempos de respuesta en aplicaciones en tiempo real como videoconferencia y juegos.HSDPA realiza mejoras sobre los 5MHz de ancho de banda del canal de bajada de W-CDMA (wideband CDMA) usando una tcnica diferente de modulacin y codificacin: modulacin de amplitud en cuadratura 16QAM y codificacin variable de errores.HSDPA implementa un nuevo canal dentro de W-CDMA llamado HS-DSCH (High Speed Downlink Shared Channel), este canal es compartido entre todos los usuarios brindando altas velocidades de bajada, mejorando as tambin el uso del espectro. HSDPA tambin implementa el Fast Packet Sheduling y tambin el HARQ (Hybrid Automatic Repeat-Request).

.CONCLUSIONES:Las comunicaciones mviles, tambin llamadas personales, ya que van asociadas a cada individuo, vaya donde vaya, tienen un gran futuro por delante. Ya han experimentado una de las revoluciones ms importantes, con los telfonos mviles en todo el mundo, pero an queda por llegar una nueva revolucin, que traer Internet y comunicaciones flexibles a los dispositivos mviles.Los sistemas distribuidos abarcan una cantidad de aspectos considerables, por lo cual su desarrollo implica mucha complejidad. Existen ciertos aspectos que requieren extremo cuidado al desarrollarse e implantarse como el manejo de fallos, el control de la concurrencia, etc. Muchas tecnologas estn en constante desarrollo y maduracin, lo cual implica un minucioso estudio previo de muchos factores antes de apostar por alguna tecnologa en especial.Los dispositivos mviles se han convertido en una plataforma rica para el consumo de contenidos digitales. El desarrollo con pleno xito del mercado de los contenidos requiere que los usuarios obtengan servicios y contenidos de una forma independiente de momento y lugar.

.BIBLIOGRAFIA: Comunicaciones Mviles, 2 ed. J. M. Hernando. CEURA, 2004.

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Comunicaciones Mviles de Tercera Generacin: Sistema UMTS, 2 ed. J. M. Hernando y C.Lluch(coords.). Telefnica Mviles Espaa, 2001.

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