SISTEMAS DE RADIOCOMUNICACIÓN80.25.233.9/IT/RADIO/TEMA 2.pdf · Profesional o privada: PMR, TETRA....

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TEMA 2

SISTEMAS DE RADIOCOMUNICACIÓN

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Sistema de radiodifusión

Radiodifusión: envío y recepción de información entre dos o más puntos usando las ondas radioeléctricas (ondas de radio o hertzianas).

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Sistema de radiodifusión Clasificación de los servicios de radiocomunicación:

Sistemas de televisión: Terrestre:

Analógicos: PAL, NTSC, SECAM. Digitales: DVB-T, ATSC, ISDB-T, DMB-T.

Satélite: Analógicos. Digitales: DVB-S.

Sistemas de radio: Analógicos: FM, AM, SW, LW. Digitales: DAB.

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Sistema de radiodifusión Clasificación de los servicios de radiocomunicación:

Sistemas de telefonía: Móvil celular:

Analógica. Digital: GSM, DCS 1800, UMTS, HSDPA.

Móvil vía radio: Profesional o privada: PMR, TETRA. Acceso público: PAMR.

Móvil vía satélite. Sistemas de transmisión de datos y acceso vía radio a servicios fijos:

Área local: WLAN. Punto-multipunto: LMDS, WiMAX. Telefonía Rural de Acceso Celular (TRAC).

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Sistemas de radio y televisión• Clasificación de los sistemas de radiodifusión de

televisión:– Terrestres: sistemas con todos los elementos de

radiodifusión en la superficie terrestre.• Formado por una red de centros emisores y

repetidores.• Cada repetidor cubre una zona geográfica.• El enlace entre los repetidores se realiza por:

– Visión directa.– Radioenlaces.– Enlaces vía satélite.

– Satélite: sistemas en que la recepción por el usuario se realiza mediante un satélite artificial.

• No son sistemas en que alguno de sus pasos intermedios interviene un satélite.

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Sistemas de radio y televisión terrestre

• En el año 2010 se produce el apagón de los servicios de televisión terrestre analógica en España.

• Sistemas de televisión analógica terrestre:– PAL (Phase Alternating Line): sistema de televisión analógica usado en

Europa.• Ancho de banda de los canales: 7MHz (VHF) y 8 MHz (UHF).• Relación de aspecto: 4:3• Imagen formada por 625 líneas.

– SECAM: sistema de televisión francés desarrollado por Thomson.• Primera norma de televisión en color en Europa.• Usado en Francia, URSS y países africanos.

– NTSC (National Television System Commitee): estándar americano.• Anterior a los europeos.• Imagen de 525 líneas (480 líneas activas).

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• Sistemas de radio analógica terrestre:– AM (onda media): emplea la modulación en amplitud para modular la señal.

• Señales de gran alcance en la banda de media frecuencia (MF).• Señales capaces de seguir la curvatura de la Tierra.• Señales capaces de reflejarse en la ionosfera.• Fidelidad de sonido muy reducida.• Receptores muy sencillos.

– FM (frecuencia modulada): transmite en la banda de VHF.• Mayor ancho de banda que las emisiones de AM.• Mayor calidad de sonido.• Difusión de dos canales a la vez (estéreo).• Menor alcance por usar diferente mecanismo de propagación.• Menso sensible al desvanecimiento de la AM.• Receptores más complejos que los de AM.

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• Inconvenientes de las redes de televisión analógica:– Número reducido de programas disponibles: las interferencias entre canales de

repetidores cercanos no permitía la reutilización de frecuencias.• Si una cadena usaba el canal 36 en un repetidor, ningún repetidor cercano podía

usar este canal.• Número de cadenas nacionales limitado a 6 o 7 programas.

– Uso ineficiente del ancho de banda: relacionado con el problema anterior.• Cada programa de televisión analógica terrestre necesitaba un ancho de banda

entre 7 MHz (VHF) y 8 MHz (UHF).• La modulación digital y las técnicas de compresión permiten multiplexar varios

canales en ese ancho de banda.– Pocos servicios de valor añadido: el único servicio de valor añadido ofrecido era el

teletexto.– Ruido y doble imagen: la recepción de la televisión terrestre analógica presentaba

ciertas anomalías:• Ruido (efecto nieve) debido al bajo nivel de señal.• Doble imagen debido a la recepción de la señal por diferentes caminos a causa de

reflexiones.8

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• Mejoras de la televisión digital terrestre (TDT):– Permite incorporar nuevos programas: las técnicas de compresión

MPEG-2 reducen el ancho de banda necesario.• En la TDT, cada canal de 8 MHz puede contener varios

programas de TV y de radio.– Sonido multicanal con calidad de CD: la TDT permite la emisión de

varios canales de audio de alta calidad a la vez.• Selección del idioma en que se desea escuchar el programa.

– Mejor calidad de imagen: • La ausencia de nieve y doble imagen permite visualizar una

imagen de alta calidad.• Las técnicas de compresión hacen aparecen el pixelado en

algunas ocasiones.9


• Estándares para la televisión digital terrestre:– DVB-T (Digital Video Broadcasting Terrestrial): estándar usado en Europa,

Australia, parte de África y algunos países asiáticos.• Usa una modulación COFDM para la transmisión.• Compresión según la norma MPEG-2.• Multiplexación en canales de 8 MHz de ancho de banda.• Mal comportamiento ante ruido impulsivo.• Aparición de pixelado en escenas de gran movimiento.

– ATSC (Advanced Televisión System Commitee): sistema norteamericano.• Ancho de banda por canal de 6 MHz.• Ofrece distintas resoluciones para poder integrar hasta 6 programas

en cada canal.• Sonido en Dolby AC-3 5.1.

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• Estándares para la televisión digital terrestre:– ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcasting):

estándar japonés. • Implantado en países de Sudamérica.• Ancho de banda por canal de 6 MHz (igual que ATSC).• Protección contra el ruido impulsivo y la propagación

multicamino.• Soporta datos y difusión a teléfonos móviles.

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• En la radio digital, esta definido el estándar DAB (Digital Audio Broadcasting).– Utiliza la banda de VHF.– Desarrollo lento debido al elevado precio de los

receptores.– DAB usa redes de frecuencia única (SFN, single Frequency

Network).– Tiene una calidad de sonido superior al CD.

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• Características fundamentales de las estaciones de radiodifusión de radio y televisión:

1. Frecuencia de trabajo:• Radio AM: 540 – 1600 kHz.• Radio FM: 87,5 – 108 MHz.• Televisión digital terrestre: 470 – 790 MHz.

2. Potencia de transmisión: • Radio AM: varios kilovatios.• Radio FM: cientos de vatios.• Televisión digital terrestre: pequeño repetidor de

5 – 20 W.3. Antenas empleadas: usan antenas tipo Yagi, de

panel o arrays de dipolos.

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• Gap-filler: tipo especial de repetidor de televisión digital terrestre.– Instalado en zonas donde la cobertura de TDT de los

centros emisores de antes del apagón de la televisión analógica no es suficiente.

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Sistemas de radio y televisión por satélite

Cuando se usan las comunicaciones satélite: Cuando los sistemas terrestre no son la solución más eficiente o

eficaz. Cuando se transmiten señales entre largas distancias. Cuando los usuarios viven en zonas de aisladas. Cuando el gasto en sistemas terrestre es excesivo. Cuando existe una imposibilidad técnica con los sistemas terrestre. Cuando es más eficiente el uso de satélites.

Satélite artificial de comunicaciones: dispositivo fabricado por el hombre y situado en el espacio como estación repetidora. Dispone de varias antenas para dar cobertura a determinadas zonas

de la Tierra.

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Características de un satélite de comunicaciones: Tamaño y peso reducidos. Bajo consumo de energía. Frecuencia de trabajo de varios GHz. Vida útil limitada.

Órbita de Clarke: órbita geoestacionaria donde están los satélites de radio y televisión por satélite. Altura aproximada de 36000 km de la Tierra. Situada sobre el ecuador. La velocidad de rotación de la órbita es igual a la de la Tierra. Los satélites parecen estáticos con respecto a la superficie

terrestre.16

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Otras órbitas usadas por los satélites artificiales: Satélites de órbita baja (LEO, Low Earth Orbit): satélites

con una órbita cercana a la Tierra. Distancia menor de 5000 km. Satélites Iridim para la cobertura de la telefonía móvil

vía satélite, a 750 km. Periodo de rotación inferior que la Tierra (dan varias

vueltas en un día). No permanecen fijos con respecto a la tierra. Su periodo de rotación es más pequeño cuanto más

cerca estén de la Tierra.

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Otras órbitas usadas por los satélites artificiales: Satélites de órbita media (MEO, Medium Earth Orbit):

están situados en una órbita entre 10000 y 21000 km. Periodo de rotación inferior a la Tierra. Periodo de rotación superior a los LEO. No se usa para satélites de radiodifusión de televisión Se usa para satélites de posicionamiento. Los satélites GPS se encuentran a 20200 km de la Tierra.

Satélites de órbita geoestacionaria (GEO, GeostationaryEarth Orbit): es la órbita geoestacionaria de Clarke.

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Otras órbitas usadas por los satélites artificiales: Satélites de órbita alta (HEO, High Earth Orbit): satélites a

una distancia superior de la órbita geoestacionaria. Periodo de rotación superior a la Tierra (tardan más de

un día). Actualmente en desuso. Se usa en investigación.

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Frecuencia de trabajo

• Las frecuencias usadas en las comunicaciones satélites se dividen en bandas de frecuencia definidas por la ITU.

• Bandas empleadas en los satélites geoestacionarios:

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Frecuencia de subida (uplink) Frecuencia de bajada (downlink)

Banda C 5,925 GHz – 6,425 GHz 3,7 GHz – 4,2 GHz

Banda Ku 14 GHz – 14,5 GHz 11,7 GHz – 12,2 GHz

Banda Ka 27,5 GHz – 30,5 GHz 17,7 GHz – 21,7 GHz

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• Los canales descendentes usan frecuencias más bajas que los canales ascendentes.– Las frecuencias bajas necesitan menos potencia de transmisión.– La potencia del satélite es muy limitada y más cara.

• Las emisiones de televisión se realizan en la banda Ku.• Inconvenientes de cada banda:

– La banda C es muy sensible a las interferencias de las radiocomunicaciones terrestre.

– Las bandas Ka y Ku pueden ser alteradas por los agentes meteorológicos.

• Ancho de banda de los canales: entre 27 MHz y 72 MHz.

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• Transpondedor: dispositivo por canal, que recibe la señal en una frecuencia (canal ascendente) y la transmite en otra frecuencia distinta (canal descendente).

• Huella del satélite (footprint): representación del nivel de potencia isotrópica radiada equivalente (PIRE) sobre la superficie terrestre.– El nivel del PIRE determina el diámetro necesario de la antena receptora

parabólica.• El satélite Hipasat 1D ofrece servicios de radio y televisión en Europa y América:

– Tiene 28 trasnspondedores de banda ku.– 103,5 W de potencia.– PIRE en su huella europea entre 48 y 53 dBW.– PIRE en su huella americana entre 41 y 47 dBW.

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Estación terrestre

• La estación terrestre tendrá todos los elementos para el procesado y transmisión de la señal satélite.

• La antena parabólica es la mas adecuada para su uso.– La antena parabólica es más directiva que las antenas de dipolos

usadas en la radio y televisión terrestre.– El uso de bloques de bajo nivel de ruido (LNB) permite trabajar con

señale más débiles.• Telepuerto: grandes estaciones terrestres de los operadores de satélites y

telecomunicaciones.– Telefónica Servicios Audivisuales tiene uno en la Ciudad de la Imagen

para realizar emisiones hacía los satélites Astra, Hispasat y Eutelsat.• Tipos de estaciones terrestre:

– Estaciones terrestre fijas.– Estaciones terrestre móviles.

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Modulaciones empleadas• Los sistemas de televisión analógicos empleaban

mayoritariamente la modulación en frecuencia (FM).• La televisión por satélite emplea el estándar DVB-S

(Digital Video Broadcasting by Satellite)– Usa modulación digital QPSK (Quadrature Phase

Shift Keying)– QPSK: modulación por desplazamiento de fase en

cuadratura.– Usa 4 símbolos de 2 bits (00; 01; 10; 11)– Emplea código Gray.– Los símbolos están desplazados entre sí 90º.– El desplazamiento se realiza en fase con la

portadora.

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Modulaciones empleadas• Introducción de codificadores para corregir los errores de

transmisión:– Codificador Reed-Salomon: agrega bits de redundancia cíclica.– Codificador Viterbi: basado en código convolucional.

• DVB-S2: mejora del sistema DVB-S– Añade procedimientos adicionales para conseguir un tasa de

errores menor .– Eficacia 30% superior al DVB-S.– Aumento de la velocidad de transmisión (velocidad por

símbolo).– Más canales (televisión estándar y alta definición) por cada

transpondedor.

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Radio digital por satélite• Las emisiones de radio digital por satélite son minoritarias.

– Están asociadas a los canales de televisión.– Definición del estándar DAB (Digital Audio Broadcasting).

• Ventajas de la radio digital por satélite:– Mayor cobertura.– Uso de una frecuencia única (sin resintonización en los

desplazamientos).– Recepción de emisiones de alta fidelidad.

• Los receptores usan antenas omnidireccionales.• El elevado precio de los receptores lastra su desarrollo.• La banda de frecuencias de la radio digital por satélite en España

está entre 1492 MHz y 1592 MHz.26

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Sistemas fijos y unidades móviles. Sistemas transportables

• Clasificación de los servicios de comunicaciones según la ubicación del centro emisor y receptor:– Sistemas fijos: el centro emisor esta en un lugar permanente y no

se puede trasladar fácilmente.• Mayor fiabilidad.• Menor coste de mantenimiento.• Las infraestructuras y suministros son fijos.• Los sistemas no son desmontados o trasladados.• Nivel de flexibilidad muy bajo.• Ejemplos:

– Repetidores de televisión.– Estaciones satélites.– Centrales de telefonía.– Centros emisores de TV y radio.

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• Clasificación de los servicios de comunicaciones según la ubicación del centro emisor y receptor:– Unidades móviles: el centro emisor puede trasladarse fácilmente.

• El fin de las radiocomunicaciones es la comunicación de información entre dos puntos.

• Es necesario desplazar el equipo emisor hasta el lugar donde se produce la información a comunicar.

• Formas de comunicación entre unidades móviles:– Enlaces vía satélite (feeds).– Radioenlaces terrestres con visión directa.

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• Clasificación de los servicios de comunicaciones según la ubicación del centro emisor y receptor:– Sistemas transportables: el centro emisor puede trasladarse

fácilmente para mantener las comunicaciones.• Se utilizan:

– Cuando una red estática y fija no es adecuada.– Cuando existen picos de demandas puntuales.

• Aplicaciones de los sistemas transportables:– Realización de un concierto en una zona deshabitada.– Incremento de tráfico de voz en verano.– Avería o fallo de servicios críticos o de emergencia.– Restablecer los servicios dañados de una comunidad.

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• Clasificación de los servicios de comunicaciones según la ubicación del centro emisor y receptor:– Sistemas transportables: el centro emisor puede

trasladarse fácilmente para mantener las comunicaciones.• Una estación móvil transportable se aloja en un camión

con los equipos de radiocomunicaciones en su interior y una torre arriostrada desplegable.

– Llevan radioenlaces para comunicar con la red.– Desplazan un equipo electrógeno en un remolque.

• Para baja potencia, las estaciones transportables se integran en remolques compactos, para facilitar su desplazamiento y montaje.

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Sistemas de telefonía celular• El teléfono permite la comunicación por voz entre puntos alejados.

– Pero para que exista comunicación se necesita un cable que conecte a los dos usuarios.

– El uso de cables limita las posibilidades de comunicación.• Hay muchos sistemas de transmisión de voz que usan:

– Ondas radioeléctricas.– Técnicas de radiocomunicación.

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Sistemas de telefonía celular• Clasificación de los sistemas de telefonía móvil:

– Sistema de telefonía móvil celular: similar al sistema de telefonía fija.

• Comunicación de los usuarios abonados, marcando un número de teléfono.

• Sistemas TMA, GSM, UMTS.• Recibe el nombre de la topología de la red.• Celda o célula: estación de telefonía que cubre una zona

geografica.– Sistema de telefonía móvil privada, profesional o trunking:

sistemas orientados a grupos (flotas de transporte, taxis, cuerpos de seguridad)

• Sistemas TETRA, PMR/PAMR.

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Evolución de los sistemas de telefonía móvil celular

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1G: Primera generación (TACS)• 1980: primeros sistemas de telefonía móvil automática (TMA).

– Terminales analógicos en la banda de 450 MHz.– Evolucionando hasta la banda de 900 MHz.

• Estándares usados:– NMT (Nordic Mobile Telephony): estándar de Ericsson a 450 y 900

MHz.– TACS (Total Access Communication System): adoptado por España.– AMPS (Advanced Mobile Phone System): desarrollado por los

laboratorios Bell.• Características:

– Mayor alcance que los sistemas digitales.– Uso en entornos rurales.– Sistema analógico sin mensajería de texto o transmisión de datos.– Transmisiones sin encriptado.– Facilidad de interceptación.

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2G: Segunda generación (GSM y DCS)• Implantación de la telefonía móvil en el gran público.• GSM (Global System for Mobile): estándar europeo de telefonía

móvil digital.– Banda de frecuencias: 890 - 915 MHz (uplink) y 935 – 960 MHz

(downlink).– E-GSM (GSM extendido): ampliación en 10 MHz de la parte

inferior de las bandas GSM.• GSM-1800: denominada DCS-1800 (Digital Cellullar System 1800).

– Banda de frecuencias: 1710 - 1785 MHz (uplink) y 1805 – 1880 MHz (downlink).

– Menor alcance que la banda de 900 MHz.• Canal ascendente (uplink): canal para enviar datos desde el terminal

móvil a la red.• Canal descendente (downlink): canal para recibir datos en el

terminal móvil desde la red.35

2.5G: Transmisión de datos sobre GSM (GPRS y EDGE)

• GPRS (General Packet Radio Service): servicio general de paquetes vía radio.– Servicio de datos en movilidad.– Transmisión de datos con velocidades de 54 kbit/s.– Servicios adicionales:

• SMS: Short Message Service.• MMS: Multimedia Message Service.• WAP: Wireless Access Protocol.

– Tarificación del tráfico de datos por volumen.• EGPRS (Enhanced GPRS): GPRS mejorado.

– Llamado EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution): tasas de datos mejoradas para la evolución de GSM.

– Transmisión de datos con velocidades de 384 kbps.

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3G: Tercera generación (IMT-2000 y UMTS)

• IMTS-2000 (International Mobile Telecommunications-2000): estándar de la ITU para la telefonía móvil de 3ª generación.– Base para los sistemas UMTS (Universal Mobile

Telecommunications System) o CDMA-2000.• Características del UMTS:

– Velocidad de transmisión hasta 7,2 Mb/s.– Servicios adicionales: conexión a internet, videollamada, descarga

de contenidos, etc.– Bandas de frecuencia: 1885 – 2025 MHz y 2110 – 2200 MHz.– Tecnología de acceso múltiple por división de código de banda

ancha (WCDMA).• Alta velocidad de transmisión.• Flexibilidad según el servicio.

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3.5G: High Speed Downlink Packet Access (HSDPA)

• Características HSDPA:– Aumento de la velocidad de transmisión para el usuario en

aplicaciones en movilidad.– Exprime al máximo las capacidades de WCDMA.– Velocidad de transmisión hasta 3,6 Mb/s de bajada y 384 kb/s de

subida.• Revisiones de HSDPA:

– HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access): acceso ascendente de paquetes a alta velocidad.

• Evolución de HSDPA: 3,75G.• Velocidad de transmisión hasta 7,2 Mb/s de bajada y 2 Mb/s de

subida.– HSPA (High-Speed Packet Access): acceso de paquetes a alta

velocidad.• Velocidad de transmisión hasta 14,4 Mb/s de bajada y 2 Mb/s de

subida. 38

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4G: Long Term Evolution (LTE)• 4G: Cuarta generación de telefonía móvil en desarrollo.• Velocidad de transmisión hasta 300 Mb/s.• Estándar 3GPP Long Term Evolution (LTE): basado en las tecnologías

anteriores (GSM/EDGE y UMTS/HSPA).• Características del LTE:

– Velocidad de transmisión hasta 300 Mb/s de bajada y 76 Mb/s de subida.

– Red basada en IP: las llamadas de voz son paquetes de datos.– No usa la conmutación de circuitos de GSM y UMTS.– Arquitectura de red más sencilla.– Diversos tamaños de celda: desde femtoceldas (10 m de radio) hasta

macroceldas (100 km de radio).– Soporte mejorado para terminales desplazándose a alta velocidad.– Máximo exponente de la 4ª generación de telefonía móvil.

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Arquitectura de la red1. Estación base (Base Station, BS o BTS): estaciones que forman la red.

– Tiene los equipos para dar servicio a los usuarios y para la conexión con la red.

– Alcance variable desde cientos de metros hasta 30 km (campo abierto).

2. Controlador de estación base (Base Station Controller, BSC): controla varias BS.– Asigna frecuencias a las BS.– Controla los parámetros de emisión de la BS.– Controla la potencia radiada de las BS.– Interviene en los procesos de handover (movimiento del usuario de

una celda a otra).– Monitoriza los niveles de potencia emitida y recibida por el terminal

móvil.– Asigna las llamadas a la BS más adecuada (calidad y ahorro de

batería). 40

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Arquitectura de la red3. Central de conmutación móvil (Mobile Switching Center,

MSC): – Encargado del establecimiento, mantenimiento y

finalización de la comunicación entre los usuarios.– Funcionamiento similar a las centrales de conmutación de

telefonía fija.– Trata el problema adicional del desplazamiento de los

usuarios.– Cuando el usuario se desplaza de una celda a otra, la BSC lo

detecta, lo comunica al MSC para transferir la llamada entre los dos BS.

– Handover: proceso de traspaso del usuario entre celdas sin pérdida de comunicación.

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Arquitectura de la red4. Registro de ubicación base (Home Location Register, HLR):

– Registro que almacena la información acerca de los servicios contratados por el usuario y su ubicación actual (celda actual).

– Al recibir una llamada, el MSC puede transferir la llamada a la BSC adecuada.

5. Registro de ubicación de visitante (Visitor Location Register, VLR): registro similar al anterior, pero temporal.– Permite el roaming (usuarios extranjeros usan la red).

• El usuario se registra en el VLR.• El VLR contacta con el HLR de origen.• Comprueba los servicios disponibles para el usuario.• Determina si puede realizar llamadas.

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Arquitectura de la red• Cambio de terminología en los sistemas UMTS:

– Nodo B: estación base (BS) en los sistemas UMTS.– RNC (Radio Network Controller): realiza la función de

la BSC.• La UMTS usa dos redes:

– Núcleo de la red (core network): transporta la información y permite la interoperabilidad con otras redes.

– Red de acceso universal radio terrestre (UTRAN, UMTS Terrestrial Radio Access Network): pone en contacto a los terminales con el núcleo de la red.• Tiene los nodos B y las RNC.

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Arquitectura de la red• Identificación de los usuarios de la red:

a) Módulo de identificación del suscriptor o tarjeta SIM (Subscriber Identifity Module): tarjeta inteligente que contiene los datos para identificar al usuario en la red.• Se puede usar para almacenar datos (agenda de

teléfonos, datos de configuración).• USIM (Universal Subscriber Identity Module): tarjeta

SIM de las redes 3G.b) Identidad internacional del suscriptor móvil

(International Mobile Subscriber Identity, IMSI): identificación internacional del usuario almacenada en la tarjeta SIM.• El terminal envía su IMSI a la red al encenderlo.

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Arquitectura de la red• Identificación de los usuarios de la red:

c) Identidad internacional del terminal móvil (International Mobile Equipment Identity, IMEI): identificación única de cada terminal que se conecta a la red.• Código de 15 cifras.• El terminal envía a la red esta código al conectarse.• La red chequea el código:

– Permite la conexión (lista blanca).– Deniega la conexión por falsificación o robo

(lista negra).

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Arquitectura de la red*• Portadora: cada una de las frecuencias empleadas para

transmitir los canales de voz.– Cada portadora puede transportar 8 conversaciones a la vez.– Usa multiplexación por división en el tiempo.

• Cada conversación tiene asignada una fracción de tiempo (slot) en cada trama.

• Durante el slot puede emitir y recibir datos.• Modo half-rate: reduce la tasa de bits de los datos de voz.

– Reduce la calidad a la mitad.– Duplicar el número de conversaciones simultáneas.

• Algunos de los canales se usan para señalización.• En el sistema GSM, la separaciones entre portadoras es de 200

kHz.

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Radiotelefonía móvil pública y profesional: PAMR, PMR, TETRA

• Servicios de trunking: grupos de usuarios para aplicaciones privadas.– Cada llamada lleva un código que identificar al terminal receptor.– Los receptores de código distinto actúan como repetidores.– Es el sistema de radiocomunicaciones usado por la policía y los

servicios de emergencia.• Características de los servicios de trunking:

– Comunicación punto-multipunto: un usuario puede ser escuchado por varios receptores.

– Sistemas push-to-talk (PTT): el usuario debe pulsar un botón para emitir, y soltarlo para escuchar.

– Operan en las bandas VHF y UHF.– Usado en grupos cerrados de usuarios.

• Servicios de trunking:– PAMR (Public Access Mobile Radio).– PMR (Professional Mobile Radio).– TETRA (TErrestrial TRunking RAdio).

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Professional Mobile Radio (PMR)• PMR: sistema de radiocomunicaciones orientado a la comunicación

de un grupo cerrado de usuarios.• Este sistema tiene una estación base en un lugar elevado con un área

de cobertura de hasta 50 km (campo abierto).• Las llamadas de los usuarios no tienen coste adicional.

– El coste de la red son los gastos de alquiler y mantenimiento de los equipos y licencias.

– El coste es independiente de las llamadas realizadas.• Usan modulación en FM.

– Separación entre canales de 12,5 kHz.• Es posible la marcación por pulsos de multifrecuencia (DMTF) para

realizar llamadas selectivas entre dos terminales.

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Public Access Mobile Radio (PAMR)• PAMR: sistema de radiocomunicaciones orientado a la

comunicación de un grupo cerrado de usuarios, gestionado por un operador de telecomunicaciones.

• Principal característica:– La red no es explotada por el grupo de usuarios.– La explotación la gestiona un operador de

telecomunicaciones que la ofrece bajo suscripción.• Es una red similar a las redes de telefonía móvil, coexisten

diferentes grupos y servicios.

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Terrestrial Trunked Radio (TETRA)• TETRA: estándar del Instituto Europeo de Estándares en

Telecomunicaciones (ETSI) del 1995.– Es un sistema de radio bidireccional para telefonía móvil

privada.– Destinada a cuerpos y fuerzas de seguridad, equipos de

emergencia y servicios de transporte.– Evolución de los sistemas de modulación analógicas

PMR/PAMR.– Usa una modulación digital DQPSK (modulación diferencial

por desplazamiento de fase en cuadratura).– Usa encriptación para evitar la intercepción.– Es una tecnología idónea para situaciones de emergencia y

catástrofe.50

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Terrestrial Trunked Radio (TETRA)• Ventajas de TETRA sobre los sistemas de telefonía móvil (GSM):

– Posibilidad de llamadas punto a punto, punto a multipunto y multipunto a multipunto.

– Mayor alcance por usar frecuencias más bajas (400 MHz).– Mayor resistencia a los fallos en situaciones críticas.– Infraestructura independiente de las redes de telefonía móvil

celular.– Capacidad de despliegue rápido con sistemas transportables.– Modo puerta de enlace (cada terminal actúa como repetidor

aumentando la cobertura de la red).• Desventajas:

– Mayor coste que los terminales GSM.– Baja velocidad de transferencia de datos.– Interferencia a otros dispositivos electrónicos a corta distancia.

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Redes inalámbricas de área local• Red Inalámbrica de área local (WLAN): servicio de comunicaciones

vía radio implantado en el ámbito doméstico y comercial.• Función inicial: interconexión de ordenadores sin cableado.• Actualmente, se conectan a una WLAN: ordenadores, tablets,

smartphones, videoconsolas, libros electrónicos, electrodomésticos, televisores, cámaras de vigilancia, impresoras, etc.

• Estándar IEEE 802.11: estándar que define las normas de funcionamiento de las redes WLAN.– Desarrollado en 1999.– Continuo proceso de revisión y actualización.– Las revisiones se denominan añadiendo una letra en orden

alfabético (802.11b).– Revisión 802.11ac: 1Gb/s de velocidad de transmisión.

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Redes inalámbricas de área local• Tabla resumen de la norma IEEE 802.11:

• Wifi (Wireless Fidelity = fidelidad Inalámbrica): nombre comercial para certificar e identificar los equipos que cumple la norma IEEE 802.11.– 20 m de alcance en interior y mucho mayor en el exterior.– Puntos de acceso: dispositivos que aumentan la cobertura de la

red.• Factores para escoger la ubicación de los puntos de acceso:

– Características de las antenas (omnidireccionales o directivas).– Ganancia.– Situación de muros y mobiliario. 53

802.11a 802.11b 802.11g 802.11n

Frecuencias 5 GHz 2,4 GHz 2,4 GHz 2,4 y 5,4 GHz

Velocidad 54 Mb/s 11 Mb/s 54 Mb/s 300 Mb/s

Redes inalámbricas de área local• Parámetros para la identificación de los terminales y de la red:

– Dirección MAC (Medium Access Control = control de acceso al medio): identificador único de 48 bits de un dispositivo de conexión a la red.

• Denominado dirección física.• Representación en hexadecimal.• Formato: 55:9A:43:76:18:B6

– SSID (Service Set IDentifier): identificador incluido en todos loa paquetes transmitidos en una red.

• Longitud máxima de 32 caracteres (bytes).• Hay dos variantes:

1. ESSID (Enhanced Service Set IDentifier): usado en redes que funcionan como puntos de acceso.

» Conocido como nombre de la red.2. BSSID (Basic Service Set IDentifier): usado en redes ad-hoc.

» Red ad-hoc: red sin elemento central o servidor.

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Redes inalámbricas de área local• Técnicas de seguridad y privacidad de las redes

inalámbricas:1. WEP (Wired Equivalent Privacy, privacidad

equivalente al cableado): sistema de cifrado de redes WLAN que usa una clave de 64 o 128 bits.• De fácil desencriptado con herramientas software.

2. WPA (Wi-fi Protected Access, acceso wi-fi protegido): nuevo protocolo basado en la norma IEEE 802.11i.• Mejora la seguridad de WEP mediante:

– Variación dinámica de claves.– Mejora de los controles de redundancia cíclica.

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Redes inalámbricas de área local• Técnicas de seguridad y privacidad de las redes inalámbricas:

1. WPA2 (Wi-fi Protected Access 2, acceso wi-fi protegido 2):protocolo del año 2004, que implementa totalmente la norma IEEE802.11i.• Nivel elevado de seguridad en dos modalidades:

1. Ámbito personal: clave pre-compartida (PSK, Pre-SharedKey).

2. Ámbito empresarial: clave basada en servidor deseguridad (802.1x/EAP).

2. Filtrado MAC: el punto de acceso permite la conexión según la MACdel dispositivo.• Modos de funcionamiento:

1. Lista blanca: solo permite la conexión a los dispositivosincluidos en la lista.

2. Lista negra: no permite la conexión a los dispositivosincluidos en la lista. 56

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Redes inalámbricas de área local• MIMO (Multiple Input Multiple Output, entrada múltiple y

salida múltiple): tecnología para mejorar el alcance y la velocidadde las redes WLAN.– Usa técnicas de diversidad espacial para reducir la tasa de

error y aumentar la velocidad de transmisión.• La señal de una WLAN reduce su calidad debido a obstáculos y

reflexiones.• Soluciones basadas en el uso de varias antenas por dispositivo:

1. Beamforming: emisión de una señal reforzada mediante eldesfase de varias antenas .

2. Multiplexación espacial: emisión de varios canalessimultáneamente desde varias antenas.

3. Técnicas de diversidad de código similares a las usadas entelefonía móvil.

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Radioenlaces

• Radioenlace: enlace que posibilita la transmisión de información mediante el usode ondas electromagnéticas por el aire.

• En radiocomunicaciones, se usan radioenlaces en la banda de microondas (500MHz a 300 GHz).– Longitud de onda muy pequeña.– Ondas sensibles a los fenómenos meteorológicos.

• Ventajas respecto a un enlace cableado:– Gran velocidad de despliegue de la red.– Instalación rápida.– Mantenimiento sencillo.– Uso de antenas directivas (disminución de las interferencias y reutilización de

frecuencias).• Inconvenientes:

– Visión directa entre los radioenlaces.– Ancho de banda reducido (fibra óptica).

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Conceptos básicos

1. Vano: distancia entre dos radioenlaces.– Varia entre unos pocos metros y 50 km.– Factores que limitan la distancia:

• Los obstáculos.• La curvatura de la Tierra.• La atenuación de la señal.

– Para aumentar la distancia se colocan repetidores intermedios.2. Radiocanal: conjunto de frecuencias usado por el radioenlace.

– Formado por dos frecuencias distintas, una para cada sentido.– Equivale a un duplex cableado de 4 hilos.

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Conceptos básicos

3. Repetidor: dispositivo que restaura la potencia de la señal que recibe.– Necesidad del uso de repetidores:

• Cuando la distancia entre los radioenlaces es elevada.• Cuando hay un obstáculo en el trayecto.

– Tipos de repetidores:• Repetidores pasivos: solo cambian la trayectoria del enlace.

– Usan la reflexión de la señal.– Usan dos antenas conectadas entre sí (back to back).

• Repetidores activos: demodulan la señal la transmiten amplificada intercambiando las frecuencias en el siguiente vano.

4. Frecuencias disponibles: por recomendación de la ITU, las frecuencias asignadas a los radioenlaces fijos están entre 1,5 y 55 GHz.– Actualmente, los radioenlaces funcionan con frecuencias superiores a

10 GHz para evitar la saturación de las bandas inferiores.60

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Conceptos básicos

5. Radioenlace analógico: usa modulaciones analógicas para la señal transmitida.– Uso habitual de la modulación en frecuencia (FM).– También se utiliza la modulación en fase (PM).– Volúmenes de tráfico enviados por los radioenlaces analógicos:

• 2700 canales de voz telefónica.• Canal de vídeo de 5 MHz, etc.

6. Radioenlace digital: usa modulaciones digitales para la señal transmitida.– Reemplazan a los radioenlaces analógicos.– Usan modulaciones en cuadratura (QPSK y QAM).

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Conceptos básicos

7. Capacidad de enlace: cantidad de información que el radioenlace puede transmitir.– Usa tramas de 2 Mbps.– Un enlace capaz de transmitir 2 tramas de 2 Mbps a la vez, se

denomina 2 x 2.– Radioenlaces de baja capacidad hasta 2 Mbps.– Radioenlaces de alta capacidad más de 34 Mbps.

8. Protección o elementos de reserva: es necesario disponer de un circuito de reserva en caso de fallo del enlace principal.– Los enlaces se denominan M + N.

• M: número de canales principales.• N: número de canales de reserva.

– Sistema 1 +0: sin protección.– Sisetma 2 + 1: un canal de reserva en caso de fallo.

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Conceptos básicos

9. Despejamiento: – Se considera visibilidad directa entre los radioenlaces cuando la

distancia entre la línea imaginaria que une las antenas y el obstáculo es mayor al 60% del radio de la primera zona de Fresnel.

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Conceptos básicos

10. Primera zona de Fresnel: espacio entre el emisor y el receptor en cuyo volumen el desfase máximo de las ondas es de 180º.– Calculo del radio:

• d1: distancia del transmisor al obstáculo (m).• d2: distancia del obstáculo al receptor (m).• λ: longitud de onda de la señal (m).

– En el punto medio entre transmisor y receptor el radio será máximo.

– Ecuación simplificada:

• D: distancia entre transmisor y receptor (km).• f: frecuencia del enlace (GHz).

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21

211

··ddddr

fDr 657,81

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Líneas de vista

• Para el funcionamiento correcto del radioenlace es necesario visióndirecta entre las antenas.

• Debido al coste de una estación de radiocomunicaciones, es importanteasegurarse que pueda enlazarse con el resto de la red.

• La primera comprobación se realiza usando la cartografía:– Trazado de una línea entre las estaciones.– Comprobación de la existencia de obstáculos.

• Hay programas de diseño de redes para obtener un perfil del enlace:– TEMS Universal Cell Planner de Ericsson.– Radio Mobile: gratuito de uso personal

• Motivos para una comprobación in situ:– No todos los obstáculos están en la cartografía.– La cartografía no tiene la precisión deseada.

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Líneas de vista

• Casos a la hora de realizar la comprobación:1. Las torres del enlace ya están construidas:

• Caso más sencillo.• Desplazar un técnico a cada una de las torres.• Comprobar mediante prismáticos o espejos la visibilidad directa.• Determinar la altura mínima de instalación del enlace.

2. Una de las torres del enlace no esta construida:• Desplazar un técnico a la torre construida y otro al emplazamiento de la

futura torre.• Se eleva varios globos de helio en la ubicación de la futura torre.• El técnico de la torre construida comprobará si los globos son visibles.• Si los globos son visibles, se mide la altura mínima en cada extremo del

radioenlace para que sea viable.• En la ubicación de la futura torre se mide la longitud de la cuerda de los

globos.66

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Acceso vía radio a servicios fijos

• Los servicios de radiocomunicación de vozy datos están orientados a su uso enmovilidad.

• Las radiocomunicaciones tambiénproporcionan servicios de telefonía fija obanda ancha en situaciones especiales.

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Telefonía rural por acceso celular (TRAP)

• Hay zonas donde el despliegue de la red telefónica cableada es ineficientee ineficaz:– Dificultades orográficas.– Dispersión geográfica de sus habitantes.– Otro tipo de dificultades técnicas.– Cortijos o caseríos aislados en la montaña.– Aldeas entre bosques con dificultades para colocar postes o realizar

zanjas.• En la década de los 80, se diseño una red de repetidores en la banda de

VHF y UHF para ofrecer el servicio de telefonía básica a los usuarios condificultades técnicas.– Los repetidores ofrecían un servicio de telefonía inalámbrica para

terminales fijos.– No era un sistema de telefonía móvil.

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• Galicia fue la zona donde más se desarrollo el TRAC:– Dispersión de la aldeas y parroquias.– Relieve y zonas boscosas.

• Al principio, la telefonía rural usaba modulación analógica sincifrado:– Privacidad limitada.– Fácil interceptación de llamadas.

• Con la telefonía móvil analógica, comenzó la telefonía ruralpor acceso celular.– Usaba la red del operador Moviline.

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• Instalación en el domicilio del abonado:– En una caja se alojan los equipos y la antena para recibir la señal del

repetidor.– El dispositivo ofrece un interfaz similar al de la línea telefónica

cableada.– El usuario usa los mismos terminales que en una línea fija cableada.– La tarificación se realiza igual que en la red convencional.

• La velocidad de conexión de datos era muy reducida con un módemanalógico.

• Solo en zonas con muy buena cobertura tenia un buen funcionamiento.• Debido a los inconvenientes, se integraron con los servicios GSM/GPRS,

LMDS o WiMAX.

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Sistema de distribución local multipunto (LMDS)

• LMDS (Local Multipoint Distribution System): sistema celular que ofrece servicios de voz y datos vía radio.

• Su gran ancho de banda permite servicios de valor añadido:– Conexión a Internet.– Video bajo demanda.

• Es un sistema vía radio:– Económicamente rentable para las zonas rurales con usuarios dispersos.– Evita los costes del cableado tradicional o la fibra óptica.– La operadora ofrece sus servicios en una zona amplia sin necesidad de

cablearla.• Modulaciones usadas

– QAM (Quadrature Amplitude Modulation): Modulación de amplitud en cuadratura.

– QPSK (Quadrature Phase Shift Keying): Modulación de fase en cuadratura.71

Sistema de distribución local multipunto (LMDS)

• Características del sistema LMDS:– Opera en la banda de microondas (3,5 GHz o la banda Ka (26 GHz)).– Ancho de banda elevado.– Alcance más limitado (hasta 30 km).– La longitud de onda de la banda Ka es similar a las gotas de agua.– La lluvia, la nieve y la niebla afectan a la propagación de la señal.– Visión directa entre las antenas.– Modulaciones digitales sdfsg

• Los servicios de LMDS en España son ofrecidos por operadores como Iberbanda y Neo Sky.– Las estaciones base de LMDS se instalan sobre las estaciones bases

existentes de telefonía móvil.

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WiMAX• WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access):

Interoperabilidad mundial para el acceso por microondas.• Características del WiMAX:

– Basado en la norma IEEE 802.16.– Bandas de operación: 2,4 y 5,4 GHz (bandas sin licencia) y 3,5 GHz

(banda con licencia).– Inicialmente, solo permitía acceso fijo (IEEE 802.16d).– Actualmente, permite acceso móvil total (IEEE 802.16e).– Competencia con los sistemas LTE.– Velocidad de transmisión en acceso fijo: 70 Mb/s.– Área de cobertura entre los 500 m y 70 km.– Disminución de la calidad de la señal con la distancia.– No es necesario visibilidad directa entre antenas.

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WiMAX• WiMAX mejora la velocidad de transmisión y la resistencia a

condiciones meteorológicas adversas:– Usa modulaciones adaptativas.– Ajustan la velocidad de transmisión en función de la tasa de

error.– Sube el régimen binario con condiciones ambientales óptimas.– Disminuye el régimen binario con condiciones ambientales

desfavorables.• Los servicios de WiMAX en España son ofrecidos por:

– Iberbanda.– Clearwire.– TNGO.

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