Quito – Ecuador -...

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Comunicaciones Inalámbricas

Comunicaciones C l l

Iván Bernal, [email protected]

http://clusterfie.epn.edu.ec/ibernalhttp://clusterfie.epn.edu.ec/ibernal

Celulares

Quito – Ecuador

Copyright @2007, I. Bernal

Escuela Politécnica NacionalEscuela Politécnica NacionalQuito – Ecuador

AgendaAgenda• Generalidades

• Procedimientos para llamadas celulares

• Reutilización de frecuenciasAlgunas características de AMPS

• Handoff

• Interferencia

• Control de potencia

Iván Bernal, Ph.D.Iván Bernal, Ph.D.Rev. Mayo 07Rev. Mayo 07 22

• Técnicas para incrementar la capacidad

• Trunking y GOS

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• T.S. Rappaport, “Wireless Communications: Principles &Practice”, Prentice Hall.• First Edition: 1995.• Second Edition: 2001.

BibliografíaBibliografíaBibliografíaBibliografía

Second Edition: 2001.

• W. Stallings, "Wireless Communications and Networks", 2ndEdition, Prentice Hall, 2005.

• G. Stuber, “Principles of Mobile Communication", KluwerAcademic Publishers, 1996.


GeneralidadesGeneralidadesGeneralidadesGeneralidades• Un sistema telefónico celular provee a sus usuarios una conexión inalámbrica a

la PSTN, en cualquier ubicación dentro del rango de cobertura del sistema.Se desea atender a un gran número de usuarios sobre una gran área geográfica usando un espectro de frecuencia limitado.S d i i d lt lid d bl i t t l fó iSe desea proveer un servicio de alta calidad que sea comparable a un sistema telefónico original.

• La alta capacidad se obtiene de la siguiente manera:Limitando la cobertura de cada estación base a una pequeña área geográfica denominada “celda”.Los mismos canales de radio pueden ser reutilizados por otra estación base ubicada a cierta distancia.


Mediante el handoff (técnica de conmutación sofisticada), el sistema permite que una llamada en progreso continué ininterrumpida cuando un usuario se mueve desde una celda a otra.

No se alerta al usuario durante el handoff.En los documentos de USA se utiliza el término handoff, pero en los de la UIT se usa el término handover.

Los dos términos se usan en la literatura.

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GeneralidadesGeneralidadesGeneralidadesGeneralidades• Qué se entiende por capacidad en el contexto utilizado en la

transparencia anterior?Capacidad de un canal de radio (radio channel capacity).

f i “C i C ” ShNo se debe confundir con “Capacidad del Canal” de Shannon.

Se define como “el número máximo de usuarios simultáneos que pueden proveerse en una banda de frecuencia fija”.

Es una medida de la eficiencia espectral de un sistema inalámbrico.

Es determinado por la relación señal a ruido requerida en la entrada del receptor y por el ancho de banda.

En un sistema FDMA, la capacidad de una celda es igual al número de canales de


En un sistema FDMA, la capacidad de una celda es igual al número de canales de frecuencia asignados a la celda.

GeneralidadesGeneralidadesGeneralidadesGeneralidades• La figura presenta un sistema celular básico que consiste de:

Estaciones móviles (movile stations)

Estaciones base (base stationsbase stations)

MSC (Centro de Conmutación Móvil, movile switching center)También se lo conoce como MTSO (Mobile Telephone Switching Office) debido a que es la responsable de conectar a todos los móviles a la PSTN.


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GeneralidadesGeneralidadesGeneralidadesGeneralidades• Estaciones móviles

Contienen un transceiver, una antena y circuitería de control.Pueden estar montadas en un vehículo o utilizadas como una unida portátil.Se comunican mediante radio con una de las estaciones base.Con el proceso de handoff pueden pasar al control de cualquier número de estaciones base durante la duración de una llamada.

• Estaciones baseConsisten de varios transmisores y receptores que de forma simultanea manejan comunicaciones full duplex. Generalmente, tienen torres que soportan varias antenas de transmisión y recepción.


Sirven de puente entre todos los usuarios móviles de la celda y el MSC.Conecta al MSC las llamadas simultaneas de los móviles mediante líneas telefónicas o enlaces de microondas.

GeneralidadesGeneralidadesGeneralidadesGeneralidades• MSC

Coordina las actividades de todas las estaciones base y conecta todo el sistema celular a la PSTN.

Hace las conexiones entre estaciones móviles y usuarios fijos de la PSTN.Conecta las llamadas entre las estaciones móvilesConecta las llamadas entre las estaciones móviles.Un MSC puede conectarse a un MSC remoto, usando la red telefónica o líneas dedicadas y establecer las conexiones entre un usuario móvil local y un usuario móvil remoto.

Un MSC típico maneja 100.000 abonados y 5.000 conversaciones simultaneas, y maneja todo lo referente a facturación y funciones de mantenimiento.Ajusta la potencia transmitida de los móviles (control de potencia).Interviene en el handoff cambiando los canales del móvil y la estación base.Maneja lo relacionado a facturación.


jEn grandes ciudades, un solo carrier puede utilizar varias MSCs.

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GeneralidadesGeneralidadesGeneralidadesGeneralidades


GeneralidadesGeneralidadesGeneralidadesGeneralidades• CAI (Common Air Interface)

Define la comunicación entre la estación base y los móviles.Especifica cuatro tipos de canales diferentes:

FVC (Forward Voice Channels)Para transmisión de voz desde la estación base hacia los móviles.

RVC (Reverse Voice Channels)Para transmisión de voz desde los móviles hacia la estación base.

FCC (Forward Control Channels) y RCC (Reverse Control Channels)Responsables por iniciar las llamadas.Sirven como beacons que difunden continuamente los pedidos de tráfico para todos los móviles en el sistema.


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GeneralidadesGeneralidadesGeneralidadesGeneralidades• CAI (Common Air Interface)

Los canales de controlSe denominan también canales de establecimiento (setup channels).Están involucrados solo en el establecimiento de una llamada y en mover la llamada a un

l d libcanal de voz libre.Transmiten y reciben mensajes de datos que llevan información de iniciación de la llamada y pedidos de servicio.

Los mensajes de datos y supervisión hacia los móviles facilitan cambios de canal automático y tienen instrucciones para el handoff (antes y durante una llamada).

Son monitoreados por los móviles cuando no tienen una llamada en progreso.Los canales de control se definen y estandarizan sobre toda el área geográfica cubierta.

Un valor típico para el número de canales de control es el 5% del número total de


Un valor típico para el número de canales de control es el 5% del número total de canales del sistema.

• Los forward channels se llaman también downlink channels.

• Los reverse channels se llaman también uplink channels.

Cómo se realiza una llamada celular?Cómo se realiza una llamada celular?Cómo se realiza una llamada celular?Cómo se realiza una llamada celular?• Encendido del móvil

Al encender el dispositivo, éste todavía no está involucrado en una llamada.Primero realiza un scan (barrido) del grupo de FCCs para determinar el canal de señal mas fuerte (de la estación base).

La estación base está realizando broadcasts repetitivamente para que los móviles la monitoreen.Dentro de una celda hay uno o varios canales de control (del total de canales de control de todo el sistema, el scan se hace sobre todos los canales del sistema).Lo típico es que la estación base seleccionada sea la mas cercana, pero no siempre.

Una vez seleccionada la estación base se realiza un handshake entre la estación móvil y el MSC.


Se identifica al móvil y se registra la ubicación del usuario.Luego se monitorea el canal de control seleccionado hasta que la señal caiga bajo un nivel útil y se inicia un nuevo proceso de scan.

Durante el handoff, por ejemplo.

Una vez realizado el scan y registro, se procede a esperar por mensajes de paging.

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Cómo se realiza una llamada celular?Cómo se realiza una llamada celular?Cómo se realiza una llamada celular?Cómo se realiza una llamada celular?• Llamada destinada a un móvil del sistema e iniciada por un abonado fijo

El MSC despacha el pedido a ciertasciertas estaciones base del sistema celular.Las que considere necesarias (o todas) basándose en el número (MIN).

Las estaciones base realizan un broadcast del MIN (Mobile Identification Number) en mensajes de paging (localización) usando todostodos los canales FCCs asociados a las celdas.

El MIN es el número telefónico del abonado y se usa también para facturaciónEl MIN es el número telefónico del abonado y se usa también para facturación.

El móvil recibe el mensaje de paging enviado por la estación base (la estación base que el móvil está monitoreando), compara con su propio MIN, y si concuerdan, se identifica usando un RCC.El móvil envía:

El MIN (Mobile Identification Number) El ESN (Electronic Serial Number)El SCM (Station Class Mark) que indica el nivel de potencia máximo para el usuario particular.

La estación base transmite el acuse de recibo enviado por el móvil al MSC, informando del


La estación base transmite el acuse de recibo enviado por el móvil al MSC, informando del intercambio de mensajes (handshake).El MSC verifica el par (MIN, ESN) e instruye a la estación base que cambie la llamada a un canal de voz libre dentro de la celda.

El MSC mantiene una base de datos con información de las unidades que se han reportado como robadas, y usa sus números de serie para bloquear a las unidades robadas.Es típico tener entre 10 y 60 canales de voz y un solo canal de control en cada estación base de una celda.

Cómo se realiza una llamada celular?Cómo se realiza una llamada celular?Cómo se realiza una llamada celular?Cómo se realiza una llamada celular?• Llamada destinada a un móvil del sistema e iniciada por un

abonado fijoLa estación base indica al móvil que cambie las frecuencias de los canales FVC y RVC f i tá i d tili dRVC, a frecuencias que no están siendo utilizadas.

Se envía otro mensaje (llamado de alerta) por el FVCFVC para instruir al teléfono móvil que timbre, lo que a su vez instruye al usuario que conteste el teléfono.

Todo lo descrito ocurre en unos pocos segundos y es imperceptible al usuario.

• Mientras la llamada está en progresoEl MSC ajusta la potencia transmitida del móvil y realiza handoffsfs si es necesario


El MSC ajusta la potencia transmitida del móvil y realiza handoffsfs, si es necesario.Handoff consiste en cambiar las estaciones bases y “los canales de la unidad móvil” para mantener la calidad de la llamada mientras el abonado entre y sale del rango de cobertura de las estaciones base.

Se aplica señalización de control especial a los canales de vozcanales de voz para que el móvil pueda ser controlado por la estación base y el MSC.

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Cómo se realiza una llamada celular?Cómo se realiza una llamada celular?Cómo se realiza una llamada celular?Cómo se realiza una llamada celular?• Llamada destinada a un móvil del sistema e iniciada por un abonado fijo


Cómo se realiza una llamada celular?Cómo se realiza una llamada celular?Cómo se realiza una llamada celular?Cómo se realiza una llamada celular?• Llamada originada por un móvil del sistema celular a un abonado fijo.

El móvil monitorea los canales de control para determinar si puede transmitir (si el canal tiene actividad).

Chequea el FCC para ver si puede transmitir, cuando no se detecta actividad puede transmitir en el canal de control reverso correspondiente (RCC).

El móvil envía un pedido de iniciación de llamada por el RCC, junto con:El MIN

El ESN (Electronic Serial Number)

El número al que se está llamando.

El SCM (Station Class Mark) que indica el nivel de potencia máximo para el usuario en partic lar


particular.

La estación base de la celda recibe la información y la envía al MSC.

La MSC valida el pedido, realiza la conexión al número llamado usando la PSTN e instruye a la estación base y al móvil para que se cambien a un par (FVC, RVC) de canales no utilizados.

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Cómo se realiza una llamada celular?Cómo se realiza una llamada celular?Cómo se realiza una llamada celular?Cómo se realiza una llamada celular?• Llamada originada por un móvil del sistema celular a un abonado fijo.


Cómo se realiza una llamada celular?Cómo se realiza una llamada celular?Cómo se realiza una llamada celular?Cómo se realiza una llamada celular?• Algunas funciones adicionales del sistema:

Bloqueo de llamadasDurante la inicialización de la llamada desde un móvil, todos los canales asignados a la estación base pueden estar ocupados.

La unidad móvil realiza un número pre-configurados de intentos.

Si no se encuentra algún canal vacío se presenta el tono de ocupado al usuario.

Terminación de una llamadaCuando uno o ambos usuarios cuelgan, el MSC es informado y los canales en las dos estaciones base (o una BS) se liberan.

Llamada interrumpida


Durante una llamada, debido a interferencia o a niveles bajos de señal.

El BS interrumpe la llamada si no puede mantener el nivel de señal mínimo requerido por cierto periodo de tiempo e informa al MSC.

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RoamingRoamingRoamingRoaming• Servicio que permite que los abonados operen en áreas de servicio

diferentes a las cuales están originalmente suscritos.

• Cuando un móvil ingresa a una ciudad o área geográfica que esCuando un móvil ingresa a una ciudad o área geográfica, que es

diferente al área de servicio original contratada, se registra como un roamer (errante) en la nueva área de servicio.


RoamingRoamingRoamingRoaming• En intervalos de varios minutos, el MSC emite comandos globales en todos los

FCCs, preguntando por todos los móviles que no se han registrado que envíen

su MIN y ESN usando un RCC.Roamers y locales.y

• Las estaciones responden a estos pedidos de registro y el MSC usa el MIN/ESN

para solicitar el estado de facturación de cada roamer, si está autorizado se lo

admite en el sistema como un roamer válido.El estado se solicita del HLR (Home Location Register) del roamer.

U i t d l d ibi ll d d d


• Una vez registrados los roamers puede generar o recibir llamadas desde esa

área.La facturación se enruta automáticamente al proveedor de servicios original del abonado.

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El concepto de “celular”El concepto de “celular”El concepto de “celular”El concepto de “celular”• El objetivo del diseño de los primeros sistemas móviles de radio

era conseguir una gran área de cobertura usando un solo transmisor de alta potencia.

C t i ibl tili l f i tili dCon este esquema era imposible reutilizar las frecuencias utilizadas.Ejemplo: En los 70s, “Bell Movile System”, en la ciudad de Nueva York, podía soportar solamente un máximo de 12 conversaciones simultaneas en 1000 millas cuadradas (radio de alrededor de 30km).

• Los organismos de regulación no hicieron asignaciones del espectro de acuerdo a la creciente demanda de servicios móviles.


p

• Fue imperativo el reestructurar el sistema de radio telefónico para alcanzar gran capacidad con limitado espectro, y al mismo tiempo cubriendo grandes áreas geográficas.

El concepto de “celular”El concepto de “celular”El concepto de “celular”El concepto de “celular”• El concepto celular fue una innovación que resolvió el problema de congestión

espectral y capacidad de usuarios.Ofreció “muy alta capacidad” con espectro limitado y sin cambios tecnológicos sustanciales.

• Es una idea a nivel de sistema que requiere cambiar un único transmisor de alta

potencia (una gran celda) con varios transmisores de baja potencia (celdas

pequeñas), con cada celda cubriendo una pequeña porción del área de servicio.Una celda es una pequeña área geográfica.

• A cada estación base se le asigna una porción del número total de canales

di ibl t d l i t


disponibles para todo el sistema.A las estaciones base vecinas se les asigna grupos de canales diferentes para que la interferencia entre estaciones base y sus usuarios se minimice.

Todos los canales disponibles son asignados a un número relativamente pequeño de estaciones base vecinas.

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El concepto de “celular”El concepto de “celular”El concepto de “celular”El concepto de “celular”


El concepto de “celular”El concepto de “celular”El concepto de “celular”El concepto de “celular”• De forma sistemática se separan las estaciones

base y sus grupos de canales, lo cual permite reutilizarlos cuantas veces sea necesario.

El limitar el área de cobertura a los límites de una celda, permite que el mismo grupo de canales pueda utilizarse para cubrir celdas diferentes, separadas por p , p pdistancias lo suficientemente grandes para limitar la interferencia.La interferencia entre estaciones co-canal (por ejemplo: canales de las celdas A) debe mantenerse bajo niveles aceptables.

Las celdas de la figura que tienen la misma letra usan el mismo grupo de canales.

• Si en un sistema móvil telefónico de los i i i l t i b d d f i


iniciales se tuviese una banda de frecuencias asignada en la cual se pudiesen soportar 100 conversaciones simultáneas, usando la idea celular, reutilizando 10 veces la banda de frecuencia, se podrían obtener 1000 conversaciones simultáneas.

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El concepto de “celular”El concepto de “celular”El concepto de “celular”El concepto de “celular”• Si la demanda se incrementa (mas canales se necesitan), el

número de estaciones base puede incrementarse (disminuyendo la

potencia de cada estación base).Todo sin incrementar el espectro disponible.

• El principio fundamental es: “permite que un número fijo de

canales sirva a un gran número (arbitrario) de usuarios,

reutilizando los canales a lo largo de la región de cobertura”.


• “Reutilización de frecuencias” o “Plan de frecuencias”Es el proceso de diseño para seleccionar y asignar los grupos de canales a todas las estaciones base en un sistema.

El concepto de “celular”El concepto de “celular”El concepto de “celular”El concepto de “celular”• La forma hexagonal de la celda es conceptual y es un modelo

simplista de la cobertura de radio para cada estación base.La forma hexagonal ha sido adoptada universalmente por que el hexágono permite un análisis fácil y manejable de un sistema celular.

La zona de cobertura real de una celda es conocida como pisada (footprint) y se determina mediante medidas de campo o modelos de propagación.

La pisada real es amorfa por naturaleza, pero se requiere de una forma regular para un diseño sistemático del sistema y adaptación a futuros crecimientos.

• Puede parecer natural el adoptar una forma circular, pero esta forma deja


espacios sin cobertura o regiones

sobrelapadas, cuando círculos adyacentes

se sobreponen con un mapa. Con una celda hexagonal se obtiene cobertura total

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El concepto de “celular”El concepto de “celular”El concepto de “celular”El concepto de “celular”• Las formas geométricas que pueden cubrir completamente una región sin

sobrelapamiento y con igual área son tres: un cuadrado, triángulo equilátero y un hexágono.

Una celda debe estar diseñada para proveer servicio a los móviles mas débiles dentro de la pisada y estos están típicamente localizados en los extremos de la celdapisada y estos están típicamente localizados en los extremos de la celda.Para una distancia dada entre el centro de un polígono y sus puntos mas alejados en el perímetro, el hexágono cubre el área mas grande entre las tres opciones.Por lo tanto, usando los hexágonos se requiere el menor número de celdas para cubrir un área, y con el hexágono se aproxima mas a un patrón de radiación circular.

Un patrón circular se obtiene idealmente con una antena omnidireccional en la estación base y considerando solo propagación de espacio libre.


El concepto de “celular”El concepto de “celular”El concepto de “celular”El concepto de “celular”• En el caso del cuadrado, si el ancho de una celda cuadrada es d:

La celda tiene cuatro vecinas a una distancia √2*d.

Cuando un usuario se mueve desde el interior de la celda a los límites de la celda, es mejor si todas las antenas son equidistantes.

Se simplifica la tarea al determinar la antena adecuada para realizar el handoff y cuando hacerlo.

Un patrón hexagonal provee antenas equidistantes.


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2598.2 RArea =



• Usando hexágonos, se representa a los transmisores de las estaciones base en:El centro de la celda (center-exited cells)

Generalmente se usan antenas omnidireccionales.

En tres de los seis vértices de la celda (edge-excited cells)Generalmente se usan antenas direccionales sectoriales (corner excited cells)


Generalmente se usan antenas direccionales sectoriales (corner-excited cells).

• Consideraciones prácticas usualmente no permiten que las estaciones base se ubiquen exactamente en el lugar en el que se planifica.

La mayoría de los diseños permiten que las estaciones base se ubiquen hasta ¼ del radio de la celda alejadas de la ubicación ideal.

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Reutilización de frecuenciasReutilización de frecuenciasReutilización de frecuenciasReutilización de frecuencias• Se considera un sistema celular con las siguientes características:

S: total de canales duplex disponibles para uso.

k: número de canales por grupo que se asigna a cada celda (k<S).

N: número de celdas entre las cuales se dividen los S canales.Al dividir se forman grupos de canales únicos y disjuntos.

Cada grupo tiene el mismo número de canales.

Cluster: se denomina al grupo de N celdas entre las que se reparten todos los canales disponibles.

M: el número de veces que se replica un cluster (el número total de canales duplex) en el sistema.

C: una medida de la capacidad

kNS =

MSMkNC ==


La capacidad de un sistema celular es directamente proporcional al número de veces que un cluster se replica en un área de servicio fija.

La capacidad de un cluster es S.

1/N : es el factor de reutilización de frecuencias.A cada celda en un cluster solosolo se le asigna solo 1/N canales del total disponible.

Para tener una mayor reutilización N debe ser lo mas pequeño posible y 1/N lo mas grande posible.

Reutilización de frecuenciasReutilización de frecuenciasReutilización de frecuenciasReutilización de frecuencias• N se conoce también como el “tamaño del cluster”.

Valores típicos son 4, 7, 12.

• Si N se reduce, manteniendo el tamaño de un celda constante, se , ,

requiere mas clusters para cubrir una región (M crece), por lo

tanto se consigue una mayor capacidad (C=MS).


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Reutilización de frecuenciasReutilización de frecuenciasReutilización de frecuenciasReutilización de frecuencias• El valor de N es una función de cuanta interferencia un móvil o estación

base puede tolerar mientras mantiene una calidad suficiente en las comunicaciones.

Un valor alto de N indica que las celdas co-canal están ubicadas a mayor distanciaUn valor alto de N indica que las celdas co-canal están ubicadas a mayor distancia.

Un valor bajo de N indica que las celdas co-canal están ubicadas a menor distancia.

• Desde el punto de vista de diseño, es deseable tener el valor mas pequeño de N para maximizar la capacidad en una región de cobertura.


Reutilización de frecuenciasReutilización de frecuenciasReutilización de frecuenciasReutilización de frecuencias• Considerando la geometría hexagonal:

Cada celda tiene exactamente 6 vecinos equidistantes.

Las líneas que unen los centros de cada celda con cada una de sus vecinas están separadas 60º.

Solo es posible tener ciertos tamaños de cluster y arreglos de celdas.P b i i i ld dPara obtener conexiones sin espacios entre celdas adyacentes.

Donde i y j son números enteros positivos (0,1,2,3,…).

Para encontrar el co-canal vecino mas cercano de una celda en particular:Moverse i celdas a lo largo de cualquier cadena de hexágonos.

Girar 60 grados en el sentido contrario al de las manecillas del reloj

22 jijiN ++=


Girar 60 grados en el sentido contrario al de las manecillas del reloj.

Moverse j celdas.

Se ilustra en la figura para i=3, j=2 (N=19)

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Reutilización de frecuenciasReutilización de frecuenciasReutilización de frecuenciasReutilización de frecuencias




19





20



Reutilización de frecuenciasReutilización de frecuenciasReutilización de frecuenciasReutilización de frecuencias• Si se dedica 1 MHz del espectro para canales de control, determinar una

distribución equitativa de canales de voz y control en cada celda, para

cada N.Canales de control = 1000/(2x25) =20

Para N=4640/4= 160 canales de voz por celda 20/4= 5 canales de control por celda

En la práctica se requiere un canal de control por celda.

Los canales de control tienen una mayor distancia de reutilización que los de voz.


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Reutilización de frecuenciasReutilización de frecuenciasReutilización de frecuenciasReutilización de frecuencias• Para N=7 Celdas Voz Control Total

4 92 3 4*92 + 4*3

2 90 3 2*90 + 2*3

• En la práctica

1 92 2 1*92 + 1*2

7 640 + 20

Celdas Voz Control Total


4 91 1 4*91 + 4*1

3 92 1 3*92 + 3*1

7 640 + 7

Reutilización de frecuenciasReutilización de frecuenciasReutilización de frecuenciasReutilización de frecuencias• Para N=12 Celdas Voz Control Total

4 54 1 4*54 + 4*1

8 53 2 8*53 + 8*2

• En la práctica

12 640 + 20

Celdas Voz Control Total

4 54 1 4*54 + 4*1


4 54 1 4*54 + 4*1

8 53 1 8*53 + 8*1

12 640 + 12

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Asignación de canalesAsignación de canalesAsignación de canalesAsignación de canales• Se desea incrementar la capacidad y minimizar la interferencia.

• Las estrategias para asignación tienen impacto en el performance

del sistema en especial en la manera en la que se manejan lasdel sistema, en especial en la manera en la que se manejan las

llamadas al realizar el handoff.

• Las estrategias se clasifican en:Fijas

Dinámicas


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Asignación de canalesAsignación de canalesAsignación de canalesAsignación de canales• Estrategias Fijas

A cada celda se le asigna un conjunto predeterminado de canales de voz.

Cualquier intento de llamada en la celda solo puede atenderse por un canal libre en esa celda particular.esa celda particular.

Si todos los canales en esa celda están ocupados, la llamada es bloqueada y el usuario no recibe servicio.

• Ejemplo de variación de la estrategia fijaBorrowing strategy (Pedir prestado)

Una celda puede pedir prestado canales de un celda vecina si todos sus canales están


p p pocupados.

EL MSC supervisa los procedimientos de pedidos y garantiza que esto no interrumpa otras llamadas en progreso en la celda donante.

Asignación de canalesAsignación de canalesAsignación de canalesAsignación de canales• Estrategias dinámicas

Los canales no se asignan de manera permanente.

Reducen la posibilidad de que las llamadas se bloqueen.Todos los canales disponibles son accesibles a todas las celdas.

Cada vez que se realiza una llamada la estación base que atiende el pedido solicita un canal alCada vez que se realiza una llamada, la estación base que atiende el pedido solicita un canal al MSC.

El MSC asigna un canal a la celda solicitante utilizando un algoritmo que considera la probabilidad de bloqueos futuros en la celda, la frecuencia de uso del canal candidato, la distancia de reutilización del canal, y otras funciones de costo.

Una frecuencia se asigna si la misma no está siendo utilizada en la celda o en cualquier celda que cae dentro de la distancia mínima para la reutilización de frecuencias para evitar interferencias.

Se requiere que el MSC obtenga información para todos los canales en tiempo real sobre la


Se requiere que el MSC obtenga información para todos los canales en tiempo real sobre la ocupación del canal, distribución del tráfico y RSSIs (Radio Signal Strength Indications).

Se incrementan las necesidades de almacenamiento del sistema y la carga computacional pero se obtiene una mayor utilización de los canales y menor probabilidad de llamadas bloqueadas.

Received SSI

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Estrategias de Estrategias de handoffhandoffEstrategias de Estrategias de handoffhandoff• Cuando un móvil se mueve a una celda diferente mientras una conversación

está en progreso, el MSC transfiere la llamada automáticamente a un nuevo canal que pertenece a una nueva estación base.

Se requiere identificar una nueva estación base.Las señales de voz y control son asignadas a canales asociados con la nueva estación base.

• Consideraciones sobre las estrategiasAlgunas priorizan los pedidos de handoff sobre pedidos de inicialización de llamadas al asignar canales libres.Los handoffs deben realizarse de forma exitosa y tan infrecuentemente como sea posible, y ser imperceptible a los usuarios.


• Para lo mencionado, los diseñadores de los sistemas deben especificar un nivel de señal al cual iniciar el handoff.

Primero se fija un nivel mínimo de señal útil para calidad de voz aceptable en el receptor de la estación base (entre -90 dBm y -100 dBm, entre 1 y 0.1 picovatios).Luego se usa un nivel de señal algo mas alto como umbral para iniciar el handoff.

Estrategias de Estrategias de handoffhandoffEstrategias de Estrategias de handoffhandoff• El margen está dado por:

Si demasiado grande, pueden ocurrir handoffs innecesarios que son una carga para el MSC.

Si demasiado pequeño, puede haber insuficiente tiempo para completar el p q , p p p phandoff antes de que la llamada se pierda debido a niveles demasiado débiles de la señal.

• Ya en operación se puede perder una llamada por:El MSC puede introducir un retardo excesivo debido a condiciones de alto tráfico que requieren alta carga computacional.


q q g p

No hay canales disponibles en las estaciones base cercanas.El MSC se vería forzado a esperar hasta que un canal en una celda cercana esté libre.

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Estrategias de Estrategias de handoffhandoffEstrategias de Estrategias de handoffhandoff


Estrategias de Estrategias de handoffhandoffEstrategias de Estrategias de handoffhandoff• Otros aspectos a considerar para no realizar handoffs

innecesarios:Al decidir cuando realizar el handoff, es importante saber que la caída en el nivel de la señal medida no es debida a un desvanecimiento momentáneo.la señal medida no es debida a un desvanecimiento momentáneo.

Asegurarse que el móvil en realidad se está alejando de la estación base.

• Para considerar los dos puntos, la estación base debe monitorear

el nivel de señal por un cierto periodo de tiempo antes de iniciar el

handoff y obtener una medida promedio del nivel de señal.


Se debe garantizar que los handoffs necesarios se realicen antes que la llamada se termine debido a bajos niveles de señal.

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Estrategias de Estrategias de handoffhandoffEstrategias de Estrategias de handoffhandoff• El tiempo requerido para decidir si un handoff es necesario depende de la

velocidad a la que un vehículo se mueve, y puede ser útil en la decisión.Información de la velocidad del vehículo puede estimarse de las estadísticas de la señal, evaluada en cortos periodos de tiempo, recibida en la estación base.

Si i ld i l id d i i j d l l id dSi se usan microceldas para conseguir alta capacidad, usuarios viajando a alta velocidad podrían atravesar constantemente las microceldas.

• El tiempo por el cual una llamada se mantiene en una celda, sin handoff, se

llama tiempo de permanencia (dwell time).Este tiempo está determinado por varios factores como:

Propagación


Interferencia

Distancia entre el móvil y la estación base

Aún cuando el dispositivo esté estacionario, su medio ambiente cambia y tendrá un dwell timealeatorio y finito.

Podría ser que nunca se necesita un handoff para un usuario caminando.

Estrategias de Estrategias de handoffhandoffEstrategias de Estrategias de handoffhandoff


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Estrategias de Estrategias de handoffhandoffEstrategias de Estrategias de handoffhandoff• Handoff controlado por la red

NCHO (Network-Controlled Handoff)

En sistemas celulares analógicos de primera generación, las medidas del nivel de señal se realizan en la estación base y supervisadas por el MSC.señal se realizan en la estación base y supervisadas por el MSC.

Se monitorea constantemente los niveles (RSSI) de todos los RVCs para determinar la posición relativa de cada móvil respecto a la estación base.

Un receptor extra, denominado “Receptor Localizador” (locator receiver), ubicado en cada estación base chequea los niveles de los móviles en celdas vecinas.

Este receptor es controlado por el MSC y monitorea los móviles en celdas vecinas que pueden estar en necesidad de handoff y se reportan los valores RSSI al MSC.

B d l i f ió d l “R t L li d ” d d t ió b l MSC


Basado en la información del “Receptor Localizador” de cada estación base, el MSC decide si se requiere o no un handoff.

Estrategias de Estrategias de handoffhandoffEstrategias de Estrategias de handoffhandoff• Handoff asistido por el móvil

Mobile-Assisted HandOff (MAHO)

Se usa en sistemas de segunda generación utilizando TDMA.

Cada móvil mide la potencia recibida de las estaciones base circundantes y reportaCada móvil mide la potencia recibida de las estaciones base circundantes y reporta las mediciones de forma continua a su estación base.

Un handoff se inicia cuando la potencia recibida desde una estación base de una celda vecina empieza a exceder la potencia recibida de la estación base actual, en una cantidad determinada o por un tiempo determinado.

Una llamada es transferida entre estaciones base de forma mas rápida que en sistemas 1G, puesto que las mediciones son hechas por cada móvil y el MSC no tiene


, p q p yque realizar el monitoreo de forma continua.

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Estrategias de Estrategias de handoffhandoffEstrategias de Estrategias de handoffhandoff• Handoff Intersistemas

Cuando durante una llamada en progreso, un móvil se mueve de un sistema celular a un sistema celular diferente controlado por un MSC diferente.

Un MSC se involucra en un handoff intersistemas cuando la señal de un móvil seUn MSC se involucra en un handoff intersistemas cuando la señal de un móvil se hace débil en una celda dada, y el MSC no puede encontrar otra celda dentro de su sistema para transferir la llamada en progreso.

Algunos aspectos a considerarse en la implementación:Una llamada local puede convertirse en una llamada de larga distancia si el móvil se mueve de su sistema base (home system) y se convierte en un roamer en un sistema vecino.


Se debe determinar la compatibilidad entre los dos MSCs antes de la implementación.

Prioridad de los Prioridad de los handoffshandoffsPrioridad de los Prioridad de los handoffshandoffs• Desde el punto de vista del usuario, es mas molestoso que una llamada se

interrumpa abruptamente en medio de una conversación que ser bloqueado

ocasionalmente en un intento de una nueva llamada.

• Para mejorar la calidad de servicio percibida por el usuario, varios métodos se

han desarrollado para priorizar los pedidos de handoff respecto a pedidos de

nuevas llamadas.

• Concepto del canal de guardaUna fracción del número total de canales de una celda es reservada exclusivamente para

did d h d ff


pedidos de handoff.

Tiene la desventaja de reducir el tráfico total transportado.

Es útil en estrategias de asignación de canales dinámicas en las que se minimiza el número de canales de guarda usando una asignación bajo demanda.

29

Prioridad de los Prioridad de los handoffshandoffsPrioridad de los Prioridad de los handoffshandoffs• Colas de pedidos de handoffs

Es posible usar colas ya que existe un intervalo de tiempo finito entre el momento en el que el nivel baja del umbral y el momento en el que una llamada es terminada debido a nivel de señal insuficiente.

El tiempo de retardo y tamaño de la cola es determinado a partir del patrón de tráfico del área particular de servicio.

No se garantiza que no existirán terminaciones forzadas de llamadas, puesto que grandes retardos causarán que el nivel de señal caiga bajo el nivel mínimo para mantener la comunicación.


Consideraciones prácticas del Consideraciones prácticas del handoffhandoffConsideraciones prácticas del Consideraciones prácticas del handoffhandoff• El añadir celdas es una opción para incrementar la capacidad del sistema.

En la práctica es difícil para los proveedores de servicios celulares obtener los sitios físicos en zonas urbanas.

Leyes zonales

O dOrdenanzas

Otras barreras no técnicas

• Puede ser mas atractivo añadir antenas en sitios existentes.Usando antenas ubicadas a diferentes alturas y diferentes niveles de potencia se puede configurar celdas pequeñas y grandes colocalizadas.

La técnica se denomina umbrella cell.


• Umbrella cellProvee grandes áreas de cobertura para usuarios viajando a alta velocidad.

Provee pequeñas áreas de cobertura para usuarios viajando a baja velocidad.

30

Consideraciones prácticas del Consideraciones prácticas del handoffhandoffConsideraciones prácticas del Consideraciones prácticas del handoffhandoff• Umbrella cell

Minimiza el número de handoffs para usuarios viajando a altas velocidades y microceldas para usuarios a pie.

La velocidad de cada usuario se estima en la estación base y el MSC.

Si un usuario de alta velocidad en la celda umbrella se aproxima a la estación base con velocidad decreciente rápidamente, puede provocar que la estación base realice un handoff a una microcelda, incluso sin la intervención del MSC.


Consideraciones prácticas del Consideraciones prácticas del handoffhandoffConsideraciones prácticas del Consideraciones prácticas del handoffhandoff• Cell dragging (arrastrar)

Un problema práctico de handoff en microceldas.

Causado por peatones que proveen una señal muy fuerte a la estación base.En zonas urbanas cuando hay línea de vista a la estación base.

A medida que el usuario se aleja de la estación base a muy baja velocidad, el nivel promedio de la señal no decrece rápidamente.

Aún cuando el usuario se ha alejado mas allá del rango diseñado de la celda, la señal recibida en la estación base podría estar sobre el umbral de handoff y el handoffpodría no realizarse.

Esta situación causa potenciales problemas de interferencia y administración ya que


el usuario puede haber ingresado una distancia considerable dentro de la celda vecina.

Puede causar interferencia en una celda co-canal (co-canal respecto a la original)

Los parámetros de cobertura de radio y umbrales de handoff deben ser fijados cuidadosamente.

31

Consideraciones prácticas del Consideraciones prácticas del handoffhandoffConsideraciones prácticas del Consideraciones prácticas del handoffhandoff• Tiempos de retardo de handoff y valores de Δ

Sistemas de Primera GeneraciónDuración típica de un handoff una vez que el nivel de señal cae bajo el umbral es 10 s.

Esto requiere que el orden de Δ esté entre 6 y 12 dB.

Sistemas de Segunda Generación (GSM)El móvil ayuda con el proceso de handoff determinando los mejores candidatos.

Una vez que la decisión se ha tomado, el handoff solo requiere 1 o 2 segundos.

Esto requiere que el orden de Δ esté entre 0 y 6 dB.

En estos sistemas, las decisiones de handoff están basadas en una serie de métricas, a parte del nivel de señal.

C id l i t f i l d l d t


Considerar la interferencia co-canal y de canales adyacentes.

Puede ser evaluada en la estación base y en el móvil.

Consideraciones prácticas del Consideraciones prácticas del handoffhandoffConsideraciones prácticas del Consideraciones prácticas del handoffhandoff• Hard handoff

En sistemas inalámbricos canalizados se asignan diferentes canales de radio durante el handoff.El móvil se conecta solo con una estación base a la vez y existe una pequeña interrupción de la conversación durante la transición de enlace.Se usa típicamente con sistemas que usan TDMA y FDMA.p q y

• Soft handoffEn sistemas que usan CDMA (IS-95) o TDMA usando diversidad macro.Los móviles comparten el mismo canal en todas las celdas.

El móvil recibe/transmite las mismas señales hacia/desde múltiples estaciones base simultáneamente.

Handoff no implica el cambio físico de canal asignado, sino que una estación base diferente maneja la tarea de comunicación de radio.


Evaluando simultáneamente las señales recibidas por un usuario en particular en varias estaciones base vecinas, el MSC puede decidir cual versión de la señal del usuario es la mejor a cada momento.Soft handoff es la habilidad de seleccionar entre señales instantáneas recibidas en una variedad de estaciones base.

Se hace uso de diversidad espacial (macroscópica), por la diferente ubicación de las estaciones base.

32

InterferenciaInterferenciaInterferenciaInterferencia• Se la ha reconocido como un cuello de botella significativo al tratar de incrementar la capacidad de

un sistema y por llamadas interrumpidas.En los canales de voz, la interferencia puede causar diafonía (crosstalk).En los canales de control, la interferencia puede causar llamadas perdidas o bloqueadas debido a errores en la señalización.

• FuentesOtro móvil en la misma celda.Una llamada en progreso en una celda vecina.Cualquier otro sistema no celular que inadvertidamente emite energía en la banda de frecuencia celular.Otras estaciones base operando en la misma banda de frecuencia.


InterferenciaInterferenciaInterferenciaInterferencia• Interferencia celular generada por el sistema mismo.

TiposInterferencia co-canalInterferencia de canales adyacentes

A pesar de generarse en el sistema son difíciles de controlar en la práctica (por los procesos aleatorios de propagación).

• Interferencia debido a usuarios “fuera de banda”Por productos de intermodulación.Los transmisores de carriers celulares competidores son una fuente significativa de interferencia.


Competidores ubican sus estaciones base en las proximidades para proveer cobertura comparable para sus clientes.

• La interferencia es mas severa en áreas urbanas debido al mayor ruido base RF siempre presente, al mayor número de estaciones base y móviles.

33

InterferenciaInterferenciaInterferenciaInterferencia• Interferencia co-canal y capacidad del sistema

Las celdas que usan las mismas frecuencias se denominan celdas co-canal, y la interferencia entre señales de estas celdas se denomina interferencia co-canal.

Para el caso de combatir el ruido termal, puede mejorarse la SNR incrementando laPara el caso de combatir el ruido termal, puede mejorarse la SNR incrementando la potencia transmitida; en cambio, si se decide combatir la interferencia co-canal simplemente incrementando la potencia, se incrementaría la interferencia en celdas co-canal vecinas.

Para reducir la interferencia co-canal se debe separar físicamente las celdas co-canal una distancia mínima para proveer suficiente aislamiento para considerar los efectos de propagación no deseados que se producen.


En un sistema celular, con las celdas aproximadamente del mismo tamaño, la relación señal/interferencia:

Es independiente de la potencia transmitida.

Es función del radio de la celda (R) y la distancia al centro de la celda co-canal mas cercana (D).

InterferenciaInterferenciaInterferenciaInterferencia• Interferencia co-canal y capacidad

del sistemaIncrementando D/R, se incrementa la separación espacial entre celdas co-canal

t l di t i d b t drespecto a la distancia de cobertura de una celda.

Relación co-canal de reutilización (Q, co-channel reuse ratio)

Para geometría hexagonal:

Un pequeño valor de Q provee gran

NRDQ 3==


Un pequeño valor de Q provee gran capacidad (N es pequeño).

Un valor grande de Q mejora la calidad de transmisión debido a un menor nivel de interferencia co-canal.

Se debe llegar a compromisos entre estas dos alternativas.

34




Rd 3=

• La distancia entre los centros de dos celdas contiguas es:


Rd 3=

35

InterferenciaInterferenciaInterferenciaInterferencia• Interferencia co-canal y capacidad

del sistemaUsando la ley de los cosenos { } odjdidjdiD 120cos)*)(*(2)*()*( 222 −+=

))50(2( 2222 dD ))5.0(2( 2222 −−+= ijjidD

)( 2222 ijjidD ++=22 jijiN ++=

NRNdD *3*222 ==

Rd 3=


NRDQ 3==


SIR (Signal to Interference Ratio, o S/I) Para un receptor móvil monitoreando un canal FVC/FCC

Si l i l d ñ l d l l id t d l ió


Si los niveles de señal de los co-canales son conocidos, entonces se puede usar la ecuación para calcular el SIR para los canales forward.

36


SIRMedidas de propagación en un canal de radio móvil indican que el nivel de señal recibido decae de acuerdo a la distancia entre transmisor y receptor elevada a una potencia (dn).



SIRConsiderando el enlace forward, la señal deseada es la de la estación base que atiende al móvil y la interferencia es debido a las estaciones base co-canal.

Di es la distancia de la ith fuente de interferencia.

La potencia recibida en un móvil debido a la ith celda interferente será proporcional a (Di)-n .

Si la potencia de transmisión de todas las estación base es igual, y el exponente de pérdidas (n) es el mismo en toda el área de cobertura, la SIR puede aproximarse como:


37


SIRConsiderando solo el primer anillo de celdas interferentes, y asumiendo que todas las estaciones base son equidistantes de la estación base deseada.

D distancia entre los centro de las celdasD distancia entre los centro de las celdas.

La ecuación se reduce a:


La ecuación relaciona la SIR con N, lo que a su vez determina la capacidad global del sistema.

NRDQ 3==

MSMkNC ==


SIRPara el sistema celular AMPS en USA (utiliza FM y canales de 30 kHz) se requiere SIR >= 18 dB.

Valor obtenido con tests subjetivos que indican que con 18 dB se obtiene voz con suficiente calidadcalidad.

Asumiendo que las 6 celdas mas cercanas están lo suficientemente cercanas para producir interferencia significativa, y que están aproximadamente situadas a la misma distancia de la estación base deseada.

Asumiendo un n=4, y con los valores io = 6 y SIR =18dB, se emplea la ecuación:


Se obtiene un N=6.49, por lo tanto para cumplir lo solicitado se requiere un valor mínimo de N=7.

La ecuación utilizada asume que todas las estaciones base interferentes son equidistantes de la estación base receptora.

Para algunos planes (como N=4), las distancias de las celdas interferentes mas cercanas a la estación base deseada varía significativamente (entre ellas).

38


SIRConsiderando el móvil en la periferia de la celda (peor caso, señal mas débil), se tiene que las distancias a las celdas vecinas serán aproximadamente:



SIRUsando y N

RDQ 3==

Calculando Q para N=7 se tiene Q=4.6.Usando la última ecuación para una aproximación del SIR, se tiene SIR=17 dB.Usando una expresión exacta se tiene que SIR=17.8 dB.Lo requerido es 18 dB para AMPS en USA el peor de los casos rara vez se produce ( antes de llegar


Lo requerido es 18 dB para AMPS en USA, el peor de los casos rara vez se produce ( antes de llegar al borde se realiza un handoff), se acepta N=7 (AMPS usa N=7).

Para cumplir estrictamente se debería incrementar N al siguiente valor permitido que es N=12, lo cual reduce la capacidad en un factor de 7/12.

Del material presentado se desprende que la interferencia co-canal determina el performance del enlace, que a su vez dicta el plan de reutilización de frecuencias y la capacidad global de los sistemas celulares.

39



InterferenciaInterferenciaInterferenciaInterferencia• Interferencia de canales adyacentes

Interferencia que resulta de señales que son adyacentes en frecuencia a la señal deseada.

Fuentes son los filtros imperfectos en el receptor que dejan pasar frecuencias cercanas en la banda de paso.


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El problema es serio si un usuario de un canal adyacente está transmitiendo a corta distancia del receptor del abonado en c estión q ien trata de recibir la señal decuestión, quien trata de recibir la señal de la estación base en un canal deseado.

Esto se denomina near-far effect.

Escenario 1El transmisor captura el receptor del usuario.

Escenario 2Un móvil cercano a una estación base transmite en un canal


base transmite en un canal cercano al de un móvil con señal débil.

La estación base puede tener problemas al discriminar el móvil deseado (débil) de lo que el otro ha “insertado” por el otro móvil cercano.

AMPSAMPSAMPSAMPS• Electronic serial number (ESN)

32-bit

• Mobile identification number (MIN)34 bit34-bit

Derivado del número de 10 dígitos de la MS.


41


Se minimiza con adecuada asignación de canales y adecuado filtrado.Como una celda recibe una fracción de los canales disponibles, no deberían asignarse a la misma celda canales adyacentes en frecuencia.

La separación entre canales podría ser hasta N anchos de banda de un canalLa separación entre canales podría ser hasta N anchos de banda de un canal.

Si N es pequeño, la separación puede no ser suficiente y la calidad de los filtros son de mayor importancia.


Canales para AMPS en USACanales para AMPS en USACanales para AMPS en USACanales para AMPS en USA• Este ejemplo ilustra como dividir los canales en subconjuntos y se

asignan estos subconjuntos a celdas diferentes para minimizar la

interferencia de canales adyacentes.

• Número de canales de AMPS en USA Inicialmente operaba con 666 canales duplex (1983).

Numerados del 1 al 666.

En 1989, la FCC asignó 10 MHz adicionales, agregando 166 canales.Numerados del 667 a 799 y 991 a 1023.


Esto explica la extraña posición de los canales en el espectro de frecuencia y su numeración.

Actualmente se tiene un total de 832 canales full duplex.

42

Canales para AMPS en USACanales para AMPS en USACanales para AMPS en USACanales para AMPS en USA• Frecuencias de operación

Canales reverse de 824 a 849 MHz.Ejemplo: canal 1 en 825.030 MHz.

Canales forward de 869 a 894 MHz.Canales forward de 869 a 894 MHz. Ejemplo: canal 1 en 870.030 MHz.

• El par de canales simplex destinados a una conversación están

separados por 45 MHz.Se escogió esta separación para poder tener en los receptores de las estaciones móviles duplexers altamente selectivos pero de bajo costo


móviles duplexers altamente selectivos pero de bajo costo.

Canales para AMPS en USACanales para AMPS en USACanales para AMPS en USACanales para AMPS en USA• Para incentivar la competencia, la FCC licenció los canales a dos

operadores competidores, cada uno recibió la mitad de los canales.Los canales se distinguen como “bloque A” y “bloque B”


43

Canales para AMPS en USACanales para AMPS en USACanales para AMPS en USACanales para AMPS en USA• La razón para el salto entre 799 y 991, para los últimos 33 canales,

es para facilitar los cálculos en las estaciones móviles y tiene que

ver con la realización de los cálculos usando aritmética de

complemento de dos.


Canales para AMPS en USACanales para AMPS en USACanales para AMPS en USACanales para AMPS en USA• De los 416 canales de cada operador, 395 son canales de voz y 21 son canales de

control.Bloque A

Voz: 1 a 312Extendidos: ( 667 a 716) y (991 a 1023)

Control: 313 a 333

Bloque BVoz: 355 a 666

Extendidos: (717 a 799)Control: 334 a 354

• Los 395 canales de voz se dividen en 21 subconjuntos(1A,…7A), (1B,…7B), (1C,…7C)


Cada subconjunto tiene alrededor de 19 canales.Ejemplo subconjunto 1A contiene (1,22,43,64,85,106,127,148,169,190,211,232,253,274,295,670,691,712,1003)La separación entre canales adyacentes dentro de una misma celda, dentro de un mismo subconjunto, es de 21 canales.Canal 313 es de control.

44

Canales para AMPS en USACanales para AMPS en USACanales para AMPS en USACanales para AMPS en USA


Canales para AMPS en USACanales para AMPS en USACanales para AMPS en USACanales para AMPS en USA


45

Canales para AMPS en USACanales para AMPS en USACanales para AMPS en USACanales para AMPS en USA• En un sistema con N=7 (mínimo tamaño que provee la suficiente

separación entre celdas co-canal.)Se tienen 395/7= 57 canales por celda.

Cada celda utiliza 57/19=3 subconjuntos de canales.

Los subconjuntos se asignan de tal manera que cada canal en la celda esté separado de los otros canales al menos el espacio equivalente a 7 canales.

Cada celda utiliza los canales de los subconjuntos dados por:iA + iB + iC, con i es un entero entre 1 y 7

• Nota


• NotaLa filas de canales sombreados en las figuras corresponden a los canales de control.

AMPS en USAAMPS en USAAMPS en USAAMPS en USA• El sistema de primera generación mas común en Norteamérica fue AMPS

(Advanced Mobile Phone Service).Desarrollado por AT&T Bell Laboratories (a fines de los 70s).Instalado en Chicago por Ameritech a fines de 1983, cubriendo 2100 millas cuadradas.También común en Sudamérica, Australia y China.Ha sido reemplazado por sistemas de 2G.

• Las bandas de frecuencia utilizadas y distribución de canales fueron presentadas anteriormente.

El número de canales es inadecuado para la mayoría de mercados.El primer sistema AMPS utilizaba grandes celdas y antenas omnidireccionales en las estaciones b


base.

• NAM (Numeric Assignment Module)Módulo en memoria solo de lectura.Contiene el número telefónico asignado por el proveedor del servicio y el número de serie asignado por el fabricante.

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AMPS en USAAMPS en USAAMPS en USAAMPS en USA• Se utiliza un patrón de reutilización N=7 con provisiones para sectorización y cell

splitting.SIR=18 dB para un rendimiento satisfactorio del sistema, obtenido con antenas direccionales de 120 grado.


AMPS en USAAMPS en USAAMPS en USAAMPS en USA• Canales de Control

Los datos en cualquier tipo de canal (FCC, RCC) se transfieren en tramas.

Formato de trama para un RCCConsiderando los overheads la tasa de transmisión es de unos pocos cientos de bpsConsiderando los overheads, la tasa de transmisión es de unos pocos cientos de bps.

Ejemplos de mensajes RCC incluyen pedido de inicialización de llamadas, repuestas a pagings y otras confirmaciones.


47


Formato de trama para un RCCInicia con 48 bits del campo denominado “precursor” (preámbulo).

30 bits para sincronización a nivel de bit (0s y 1s alternados).p ( y )

11 bits para una palabra de sincronización (111000100010).

7 bits para el DCC (Digital Color Code).Para distinguir las transmisiones en celdas co-canales.

Es un identificador único de una estación base y sirve como una dirección de destino para la trama RCC.

Luego se transmiten entre 1 y 6 palabras de datos.

Para mejorar la confiabilidad, cada palabra es transmitida 5 veces en la misma


Para mejorar la confiabilidad, cada palabra es transmitida 5 veces en la misma trama.

Cada palabra es de 48 bits (36 bits de datos y 12 bits para control de errores).Se usa una versión simplificada de un código BCH de (n, k, t)= (63,51,5)

Se usa una lógica de mayoría para recuperar la palabra en la estación base.


Formato de trama para un FCC


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Formato de trama para un FCCEjemplos de mensajes FCC: mensajes para pagings y para asignación de frecuencias.

Inicia con 21 bits

10 bits para sincronización a nivel de bit.

11 bits para una palabra de sincronización.

Luego se transmiten 2 palabras de datos.

Para mejorar la confiabilidad, cada palabra es transmitida 5 veces en la misma trama.

Cada palabra es de 40 bits.28 bi d d


28 bits de datos.

12 bits para control de errores (se usa una versión simplificada del código BCH).

Cada trama FCC provee información sobre el estado (libre u ocupado) de la trama RCC correspondiente, usando bits busy/idle.

Se inserta un bit cada 10 bits de la trama (421 bits permiten insertar 42 bits).

El tamaño total de la trama es (421 + 42=463)


Formato de trama para un FCCEl tamaño total de la trama es 463 bits, de los cuales 2*28 bits son de datos.

La tasa efectiva es por lo tanto 56/463*10 kbps= 1.2 kbps.p p p


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AMPS en USAAMPS en USAAMPS en USAAMPS en USA• Mientras los canales de voz están en uso, tres técnicas de

señalización se usan para mantener supervisión entre la estación

base y la estación móvil.Wideband Data

Los datos se transmiten en modo blank and burst a 10 kbps

La unidad móvil o la estación base pueden insertar una ráfaga de tráfico, deshabilitando la transmisión de voz en FM (y SAT, que se explica luego) por cerca de 100 ms y reemplazándola con mensajes codificados con FSK.

Los comandos se usan para intercambiar mensajes urgentes como:

Cambios de nivel de potencia


Cambios de nivel de potencia.

Iniciar Handoffs.

Señales de supervisiónSAT (Supervisory Audio Tone)

ST (Signaling Tone)

AMPS en USAAMPS en USAAMPS en USAAMPS en USA• Señales de supervisión

Cuando se asigna el par de canales de voz para una estación móvil, también se asignan:SAT (Supervisory Audio Tone)VMAC (Voice Mobile Attenuation Code)

Para indicar al móvil que transmita a un nivel de potencia dado.

SAT (Supervisory Audio Tone)Se transmite continuamente en FVC y RVC (VOZ) durante una llamada.

Tres frecuencias posibles mayores a las de la banda de audio (5970 Hz, 6000 Hz o 6030 Hz).Los móviles y las BSs la usan para poder distinguirse entre sí, frente a los usuarios coco--canalcanal ubicados en otras celdas.

Se usa una de las frecuencias y se trasmite durante toda la conversación.Un móvil en una celda co-canal, transmitiendo a la misma frecuencia, tendrá una frecuencia de SAT diferente.


Una estación base puede rechazar la señal de una llamada interferente.

El móvil monitorea el FVC apenas inicia el uso de los canales de voz, y procede a detectar filtrar y demodular el SAT, para luego enviar el mismo tono para transmisión continua en el RVC.

Esto completa el lazo y la red está segura de que es el móvil correcto.Si el SAT no está presente o se detecta de forma incorrecta en un intervalo de 5s, se suspende la transmisión y el MSC reutiliza los canales.

50




ST (Signaling Tone)Generado por la unidad móvil.Uno de los usos:

Es una ráfaga de datos a 10 kbps que indica el fin de una llamada indicada por el abonado.g p q pMensaje de 1s y 0s alternados (10 kHz).Enviado en el RVC por el móvil por 200 ms.

No se suspende el SAT como cuando se envía “wideband data”.

Se alerta a la estación base de que le abonado ha terminado la llamada.Cuando un usuario termina una llamada o apaga su unidad (durante una llamada) .

• Se asigna un SID (System Identifier) a cada operador.El SID se transmite continuamente (cada 0.8 s) en cada FCC junto con otros datos que indican


el estado del sistema.Información de cómo los roamers se registran automáticamente.Como se maneja el control de potencia.Si se soportan otros estándares como USDC o AMPS de banda estrecha (N-AMPS).

Se revisan estos términos mas adelante.

Se programa en el móvil (15 bits).

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ETACS en EuropaETACS en EuropaETACS en EuropaETACS en Europa• European Total Access Communications System

• Desarrollado a mediados de los 80s.

• Virtualmente idéntico a AMPS.Está escalado para ajustarse a 25 kHz (en lugar de 30 kHz).

Difiere en la manera de formatear el número telefónico de cada abonado (MIN).Para acomodar los códigos de país en Europa.

Para los canales reversos usa el rango 890 MHz a 915 MHz.

Para los canales forward usa el rango 935 MHz a 960 MHz.


f g

ETACS en EuropaETACS en EuropaETACS en EuropaETACS en Europa


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Control de PotenciaControl de PotenciaControl de PotenciaControl de Potencia• Se controla la potencia para reducir la interferencia co-canal.

• En la práctica, las estaciones base controlan constantemente los niveles de potencia de cada móvil. p

• Se trata de garantizar que cada móvil transmita la potencia mas pequeña necesaria para mantener un enlace de buena calidad en los canales reversos.

• También ayuda a prolongar la vida de la batería del móvil y


y p g yaliviar las preocupaciones respecto a la salud.

• Sin embargo, reduce dramáticamente el SIR de los canales reversos.

Control de PotenciaControl de PotenciaControl de PotenciaControl de Potencia• Control de potencia de lazo abierto

Depende solo de la unidad móvil, sin realimentación de la BS (la BS no envía mensajes de ajuste a la MS).

Se usa en algunos sistemas Spread Spectrum.Se usa en algunos sistemas Spread Spectrum.La estación base transmite continuamente una señal denominada piloto.

El piloto permite que una unidad móvil adquiera la temporización y se usa para el control de potencia.

El móvil monitorea el nivel recibido de potencia del piloto y setea la potencia transmitida en el canal reverso.

Asume que los niveles de los canales forward y reverso están muy correlacionadas.


No es tan exacto como el control de lazo cerrado, pero puede reaccionar de mejor manera a fluctuaciones rápidas en los niveles de potencia.

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Control de PotenciaControl de PotenciaControl de PotenciaControl de Potencia• Control de potencia de lazo cerrado

Ajusta el nivel de señal en el canal reverso basado en alguna métrica del performance del canal reverso.

Nivel de potencia de las señales recibidasp

Valor de SNR

BER

La BS realiza la decisión del ajuste de la potencia y comunica al móvil mediante un comando en el canal de control.

Sirve también para el control de los niveles de potencia del canal forward. El móvil envía las mediciones realizadas a la BS, proveyendo información de la calidad


de la señal recibida a la BS.

Control de PotenciaControl de PotenciaControl de PotenciaControl de Potencia• Ejemplo para GSM (TDMA)

La tabla presenta las “power classes” definidas en base a la potencia de salida.8 para los canales de la estación base.

5 clases para las estaciones móviles. p

Se realiza los ajustes en ambas direcciones con control de potencia de lazo cerrado.


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Técnicas para incrementar la capacidadTécnicas para incrementar la capacidadTécnicas para incrementar la capacidadTécnicas para incrementar la capacidad• Cell Splitting

Subdivisión de las celdasSe subdivide una celda congestionada en celdas mas pequeñas

Cada celda nueva (microcelda) con su propia estación baseCon reducción en altura de la antena

Se usa “antenna downtilting” para enfocar la energía hacia tierra y no al horizonte, limitando el radio de cobertura de las nuevas celdas.

Con reducción de la potencia de transmisión

La capacidad del sistema celular se incrementa debido a que se incrementa el número de veces que se reutilizan los canales.

Se incrementa el número de canales por unidad de área de cobertura.

La capacidad se incrementa disminuyendo R pero manteniendo constante la relación D/R.No se modifica el esquema de asignación de canales requerido para mantener el valor mínimo de Q.


q g q p QNo se ha incrementado el espectro disponible solo se ha reescalado el sistema.

Ejemplo:Si el radio de cada celda se reduce a la mitad (R/2), para cubrir toda el área se requiere 4 veces mas celdas (Area=pi*radio2) y por lo tanto cuatro veces mas estaciones base.En general, una reducción en el radio en un factor F, reduce la cobertura e incrementa el número requerido de estaciones base en F2.


En la figura las estaciones base se ubican en las esquinas de las celdas.Se asume que el área servida por la estación base A está saturada con tráfico.

La tasa de bloqueo en A es inaceptable.

La estación base original A está ahora rodeada de tres microceldas de radio R/2.Se han dispuesto de tal manera de preservar el plan de reutilización de frecuencias.Así la estación G de la nueva microcelda se ha ubicado en la mitad del camino entre las dos estaciones grandes G, utilizando el mismo conjunto de frecuencias.


55


Reducción de potenciaPara el caso en el que el radio de la nueva celda es R/2.

Se estima la potencia en los límites de la celda original y la nueva, y deben ser iguales.

nt

tPP2

12 =


Para el caso en que n=4, la potencia debe reducirse en 16 veces, o en 12 dB para mantener el SIR indicado.

La potencia del móvil debe ser también reducida.


En la práctica, no todas las celdas se subdividen al mismo tiempo.Es difícil disponer de infraestructura física.

Celdas de diferente tamaño pueden existir simultáneamente.

Debe tenerse extremo cuidado para mantener las distancias mínimas entre las celdas co-canal.

Los canales de las celdas viejas se dividen en dos grupos: uno para el plan de reutilización de frecuencias en las celdas pequeñas y otro para las grandes.

Reduce la eficiencia de trunking del sistema.

El sistema puede crecer de forma ordenada.

Se deben considerar aspectos del handoff para manejar tráfico de usuarios viajando a


p ff p j jaltas (celdas grandes) y bajas velocidades.

Las celdas grandes pueden usarse en áreas rurales con bajo tráfico, mientras las microceldas pueden usarse en las áreas urbanas con alto tráfico.

Los niveles de potencia no serán uniformes en las estaciones base.

56

Técnicas para incrementar la capacidadTécnicas para incrementar la capacidadTécnicas para incrementar la capacidadTécnicas para incrementar la capacidad• Overlaid Cells

Cuando no todas las celdas son subdivididas.

Una alternativa para mantener la distancia co-canal es usar celdas overlaid (dual, recubrimiento).

Se utiliza la infraestructura de la estación base existente (coexisten).Se utiliza la infraestructura de la estación base existente (coexisten).

Los canales de una celda también se subdividen en dos grupos.


Técnicas para incrementar la capacidadTécnicas para incrementar la capacidadTécnicas para incrementar la capacidadTécnicas para incrementar la capacidad• A medida que las celdas se hacen mas pequeñas, la ubicación de las antenas se mueven

de los techos de edificios o colinas a los techos de edificios mas pequeños o en las paredes de los edificios grandes.

Al hablar de microceldas pueden estar en los postes.

• Las microceldas son útiles en las calles de áreas congestionadas, o en el interior de grandes edificios públicos.


“Average delay spread” se refiere a la dispersión del retardo debido a los múltiples caminos de la señal (multipath); variación del retardo entre la primera versión en llegar y la última.

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Técnicas para incrementar la capacidadTécnicas para incrementar la capacidadTécnicas para incrementar la capacidadTécnicas para incrementar la capacidad

• SectorizaciónPara incrementar la capacidad otra alternativa es mantener constante R y buscar métodos para disminuir D/R.p

Se debe reducir la interferencia relativa, sin disminuir la potencia transmitida.

En la práctica, el reducir la En la práctica, el reducir la interferencia permite disminuir N, interferencia permite disminuir N, lo que incrementa la capacidad.lo que incrementa la capacidad.

Se puede disminuir la interferencia


Se puede disminuir la interferencia co-canal reemplazando una única antena omnidireccional en la estación base por varias antenas direccionales, cada una radiando en un sector específico.

Técnicas para incrementar la capacidadTécnicas para incrementar la capacidadTécnicas para incrementar la capacidadTécnicas para incrementar la capacidad• Sectorización

Usando antenas direccionales, una celda dada recibirá interferencia de solo una fracción de las celdas co-canal.

El factor en el que se reduce la interferencia co-canal depende de la cantidad de sectorización utilizada.

Una celda normalmente se particiona en tres sectores de 120 grados o seis sectores de 60 grados.

Los canales en una celda en particular se dividen en grupos y se usan en un sector.


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Asumiendo N=7, para sectores de 120 grados, el número de celdas interferentes se reduce de 6 a 2.

La celda en el centro (amarillo), recibe interferencia solo de 2 celdas, las que están a su izquierda (azul y café).

Se puede calcular que el SIR=24.2 dB, que es una mejora significativa respecto al SIR obtenido con la configuración omnidireccional (17 dB).


En sistemas prácticos se obtiene mejoras adicionales en el SIR utilizando downtilting en las antenas, factible en un esquema sectorial.


• SectorizaciónEl peor caso de SIR es:


Para N=7 se tiene D/R=4.6, y con ello se obtiene un SIR de 24.5 dB.

Con sectorización de 60 grados, hay solo una celda interferente principal a una distancia D, lo que resulta en un SIR de 26.5 dB.

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Sin sectorización se obtiene un SIR de 18 dB con N=7 para la opción omnidireccional, pero se debe recordar que para el peor caso se requiere estrictamente N=12.

Con sectorización se obtiene una reducción en la interferencia que se traduce en un incremento de la capacidad en un factor de (12/7=1.714). p ( / )

En la práctica, la reducción en la interferencia ofrecida por sectorización permite a los diseñadores reducir el valor de N, y provee grados adicionales de libertad para la asignación de canales.

La penalización es:El incremento de antenas en cada estación base.

El decremento de la eficiencia de trunking.

Provoca pérdida de tráfico, especialmente en áreas urbanas en donde los patrones de las


p , p pantenas direccionales no son efectivos al considerar los efectos de propagación.

El incremento de handoffs

Las estaciones base soportan sectorización y permiten realizar handoffs entre sectores dentro de la misma celda, sin la intervención del MSC.

Con esta observación no se considera crítico el problema del handoff.



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Técnicas para incrementar la capacidadTécnicas para incrementar la capacidadTécnicas para incrementar la capacidadTécnicas para incrementar la capacidad• Microcell Zone Concept

El mayor número de handoffs requeridos en el esquema sectorizado, representa una mayor carga para los elementos de conmutación y control del enlace.

Se ha presentado una solución basada en microceldas para el caso N=7.

C d d l t ( t dCada una de las tres zonas (representadas por Tx/Rx ), están conectadas a una sola estación base y comparten el mismo equipo de radio.

Pueden existir mas de tres zonas.

Las zonas están conectadas usando cable coaxial, fibra óptica o microondas.

Las antenas se ubican en los límites de la


Las antenas se ubican en los límites de la celda y la estación base puede asignar cualquier canal a cualquier zona (mejor que sectorización).


A medida que un móvil se desplaza de una zona a otra dentro de una celda, retiene el mismo canal y no se requiere un handoff en la MSC.

El móvil es atendido por la zona con la señal mas potente, al desplazarse por la celda.

L ió b i l l l ( iLa estación base simplemente conmuta el canal a otra zona (no asigna un nuevo canal).

Un canal está activo solo en una zona en un instante dado, lo que permite que la radiación de la estación base esté localizada (solo en el área de una zona y no en toda la celda) y la interferencia se reduce.La interferencia se reduce también por el hecho que se reemplaza una única y gran estación base por varios transmisores de baja potencia.

Se mejora la calidad de la señal y se incrementa la capacidad sin degradación de


Se mejora la calidad de la señal y se incrementa la capacidad sin degradación de la eficiencia de trunking causada por el esquema de sectorización.

Los canales se distribuyen en tiempo y espacio entre las tres zonas y son reutilizadas entre celdas co-canal de la forma común.Se enfatiza que el área de cobertura de la celda no ha cambiado.

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• Microcell Zone ConceptRecordar que para AMPS en USA, se requiere un SIR=18 dB para un performance satisfactorio utilizando FM.

Un sistema de N=7 produce un D/R=4.6 que cumple el requerimiento.p q p q

Para el sistema con zonas:Dado que la transmisión en cualquier instante está confinada a un zona en particular, y no se realiza en toda la celda original, con un Dz/Rz=4.6 puede conseguirse el performance necesario.

Dz es la distancia mínima entre zonas co-canal activas (cualquiera de las zonas dentro de una celda puede estar usando un canal particular a un t dado).

Rz es el radio de la zona


Rz es el radio de la zona.

En la figura:Cada hexágono individual representa una zona.

Cada grupo de tres hexágonos representa una celda.

Rz es aproximadamente igual al radio de un hexágono.


La capacidad del sistema por zonas está directamente relacionada a la distancia entre celdas co-canal y no zonas pues no se ha cambiado la distribución de canales ni el facto de reutilización.e c o de eu c ó .

La distancia a considerar es D.El radio de la celda es R.

En la figura se representa un valor Dz/Rz=4.6; para este valor, se puede observar de la figura que D/R=3

R=2Rz (aproximadamente).

Un D/R=3 corresponde a un N=3.La reducción de N de 7 a 3 implica un incremento de 7/3=2 33 en la capacidad


incremento de 7/3=2.33 en la capacidad.Para el mismo SIR de 18 dB, este sistema provee un incremento significativo en la capacidad.Se puede demostrar que para el peor caso el SIR obtenido es de 20 dB.

Un margen extra de 2 dB en el peor de los casos.

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Trunking y GOSTrunking y GOSTrunking y GOSTrunking y GOS• Trunking/Troncalización

Este concepto permite a un gran número de usuarios compartir un número relativamente pequeño de canales en una celda, permitiendo el acceso a cada usuario, bajo demanda, de un pool de canales disponibles.

Cada usuario es asignado un canal durante la llamada, y una vez terminada la llamada, el canal previamente ocupado es inmediatamente retornado al pool de canales disponibles.

Este concepto explota el comportamiento estadístico de los usuarios de tal manera que un número fijo de canales o circuitos pueden atender a un gran número, aleatorio, de usuarios.

Las compañías telefónicas también utilizan la teoría de trunking para determinar el número de circ itos telefónicos q e deben asignarse a edificios de oficinas con cientos de


número de circuitos telefónicos que deben asignarse a edificios de oficinas con cientos de teléfonos.

Hay un compromiso entre el número de circuitos telefónicos y la posibilidad de que un usuario particular encuentre que no hay circuitos disponibles durante la hora pico de llamadas.

Trunking y GOSTrunking y GOSTrunking y GOSTrunking y GOS• Trunking

En un sistema de radio móvil que emplee trunking, cuando un usuario solicita servicio y todos los canales de radio están en uso, el usuario es bloqueadobloqueado (acceso al sistema negado).

En algunos sistemas se puede utilizar una cola para mantener los pedidos de los usuarios hasta que un canal esté disponibleque un canal esté disponible.

Para el diseño de sistemas de radio que usen trunking se requiere entender la “Teoría de trunking” y la “Teoría de colas”.

“Teoría de trunking”Las bases fueron desarrolladas por el matemático danés A. K. Erlang a fines del siglo 19.

Estudió como podía atenderse una gran población con un número limitado de servidores.


Su nombre es la medida de la intensidad de tráfico.Un Erlang representa la cantidad de intensidad de tráfico transportado por un canal que está completamente ocupado ( una llamada de 1 hora por hora o una llamada de 1 minuto por minuto).

Un canal de radio que está ocupado por 30 minutos durante una hora lleva 0.5 Erlangs de tráfico.

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Trunking y GOSTrunking y GOSTrunking y GOSTrunking y GOS• GOS

Grade of Service (Grado de Servicio)

Es una medida de la habilidad del usuario para acceder a un sistema que usa trunking durante la hora mas ocupada.

La “hora mas ocupada” está basada en la demanda del cliente en el periodo de 60 minutos en un día cuando el tráfico es mas alto, a largo plazo (durante una semana, mes o año).

La UIT recomienda encontrar el promedio en los 30 días mas ocupados del año.

En USA se reporta que las horas ocupadas para sistemas celulares típicamente ocurren entre 4 y 6 pm en un jueves o viernes.

Es la tarea del diseñador estimar la capacidad máxima requerida y reservar el número de canales adecuados para cumplir con el GOS.

El GOS es típicamente especificado como la probabilidad que una llamada sea bloqueada, o la


El GOS es típicamente especificado como la probabilidad que una llamada sea bloqueada, o la probabilidad de que una llamada experimente un retardo mayor que un tiempo fijo de encolamiento.

AMPS está diseñado para un GOS del 2% de bloqueo.

2 de cada 100 llamadas serán bloqueadas debido a la ocupación de los canales durante la hora mas ocupada.

Trunking y GOSTrunking y GOSTrunking y GOSTrunking y GOS• Ver H, A, λ


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Trunking y GOSTrunking y GOSTrunking y GOSTrunking y GOS




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Trunking y GOSTrunking y GOSTrunking y GOSTrunking y GOS• El tráfico ofrecido no es necesariamente el tráfico transportado

por el sistema.Cuando el tráfico excede la capacidad máxima del sistema, el trafico transportado es li it d l id d li it d ( d i l ú li it d d l )limitado por la capacidad limitada (es decir por el número limitado de canales).

• El máximo tráfico transportado posible es el número total de

canales C, expresado en Erlangs.

• Tipos de sistemas con trunking que se usan frecuentemente:


Sin colas para los pedidos de llamadas (blocked calls cleared)

Con colas para los pedidos de llamadas (blocked calls delayed)

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Trunking y GOSTrunking y GOSTrunking y GOSTrunking y GOS• Blocked calls cleared (Llamadas bloqueadas son descartadas)

Lost calls cleared (LCC)

Se asume que para todo usuario que solicita servicio:No se requiere tiempo de establecimiento.

Se concede acceso inmediato a un canal si existe uno libreSe concede acceso inmediato a un canal si existe uno libre.

Si no hay canales disponibles, el usuario es bloqueado sin acceso y está en libertad de intentar mas tarde.

Consideraciones del modelo:El número de llegada de pedidos de llamadas está determinado por una Distribución de Poisson.

Hay un número infinito de usuarios.

La llegada de las peticiones carecen de memoria.

Todos los usuarios, incluyendo los bloqueados, pueden solicitar un canal en cualquier instante.


, y q , p q

Los tiempos entre llegadas, y la duración de las llamadas están exponencialmente distribuidos.

Llamadas mas largas son menos probables de ocurrir.

Existe un número finito de canales disponibles en el pool.

Se conoce como una cola M/M/m y conduce a la derivación de la fórmula denominada “Erlang B”


• La fórmula determina la probabilidad que una llamada se bloquee y es una medida del GOS para un sistema con trunking y que no provee colas para las llamadas bloqueadas.

C es el número de canalesA es el tráfico total ofrecidoValores en el rango [0.01, 0.001] son considerados muy buenos.


• Un modelo de tráfico también debe considerar si se asume que el número de usuarios es finito o infinito.

Para el caso infinito se asume una tasa de llegada constante.La fórmula “Erlang B” se usa porque el número de usuarios es generalmente mayor que los canales ofrecidos en varios órdenes de magnitud, por lo que asumir infinitos fuentes es razonable.

Es posible establecer un modelo con un número finito de usuarios, pero las expresiones resultantes son mas complicadas.La tasa de llegada dependen de cuantos usuarios están ya participando en una llamada.

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Eficiencia de trunkingEs una medida del número de usuarios a los cuales se les puede ofrecer un GOS particular con una configuración particular de canales fijos.

La forma en la cual los canales se agrupan pueden alterar sustancialmente el número de usuarios manejados por el sistema.

En resumen, se pueden deducir dos puntos importantes de la tabla anterior:Un sistemas de mayor capacidad es mas eficiente que un sistema de menor capacidad para un GOS dado.

Un sistema de mayor capacidad es mas susceptible a un incremento en el tráfico.


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Trunking y GOSTrunking y GOSTrunking y GOSTrunking y GOS• Blocked calls delayed (Llamadas bloqueadas son retrasadas)

Lost calls delayed (LCD)

Se provee una cola para las llamadas que son bloqueadas.Si no hay un canal disponible inmediatamente, el pedido puede ser diferido hasta que haya un canal disponible.

Su medida de GOS se define como la probabilidad de que una llamada sea bloqueada después de esperar un periodo de tiempo especificado en la cola.

Para encontrar el GOS, primero es necesario encontrar la probabilidad de que a una llamada inicialmente se le niegue acceso al sistema.

La probabilidad de que una llamada no tenga acceso inmediato a un canal está determinada por la fórmula “Erlang C”


determinada por la fórmula “Erlang C”

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Si no hay canales disponibles inmediatamente la llamada sufre retardos, y la probabilidad de que una llamada sea obligada a esperar mas de t segundos es:


Calculadoras en línea, sin costo, están disponibles en:

http://www.erlang.com/calculator/erlb/

http://www.erlang.com/calculator/erlc/

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Trunking y GOSTrunking y GOSTrunking y GOSTrunking y GOS• Ejemplo




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Trunking y GOSTrunking y GOSTrunking y GOSTrunking y GOS• Efecto del handoff

La tasa de llegada de llamadas a una celda tiene dos componentes:

Nuevas llamadas solicitadas por las unidades móviles en la celda.

Las llamadas que son manejadas por la celda debido a los handoffs.

λ= λ1 + λ2


AntenaAntenaAntenaAntena


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DowntiltingDowntiltingDowntiltingDowntilting


EquiposEquiposEquiposEquipos• www.nortel.com


GSM

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CellCell onon WheelsWheels ((cowcow))CellCell onon WheelsWheels ((cowcow))


CellCell onon WheelsWheels ((cowcow))CellCell onon WheelsWheels ((cowcow))


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CellCell in a box in a box (CIAB)(CIAB)CellCell in a box in a box (CIAB)(CIAB)


Drive TestDrive TestDrive TestDrive Test


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SoftwareSoftwareSoftwareSoftware


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