1. Introducción a los Sistemas Móviles Celulares Sistemas Celulares Sistemas Celulares • Red Celular • Espectro radioeléctrico • Mecanismos Básicos de Propagación • Transmisión, Reflexión, Dispersión, Difracción • El Canal Inalámbrico • Desvaneciemientos Rápidos y Lentos • Pérdidas de Trayectoría • Link Budget Sistemas de Comunicaciones Sistemas de Comunicaciones Digitales Sistema Móvil Celular Arquitectura Genérica de un Sistema Celular Sistema Móvil Celular • Provee acceso inalámbrico a sus abonados, utilizando una banda del espectro radioeléctrico en el área geográfica asignada, la cual a su vez se divide en áreas de cobertura más pequeñas denominadas celdas. Sistema Móvil Celular Área de Servicio Sistema Móvil Celular Sistema Móvil Celular Banda de Operación • Es el espectro radioeléctrico, o conjunto de frecuencias, disponible para la explotación de una red celular. • El espectro es un conjunto limitado de frecuencias, constituyéndose en un recurso escaso del sistema. • Por esto en cada celda se administra una parte de la banda de operación, esto es, un conjunto de frecuencias seleccionado de acuerdo al tráfico que se espera atender en su área de cobertura. Sistema Móvil Celular Espectro Radioeléctrico de Sistemas Celulares Celulares Jesús Viñas L Redes de Telefonía Móvil Celular 10 Sistema Móvil Celular Espectro Radioeléctrico de Sistemas Celulares Jesús Viñas L Redes de Telefonía Móvil Celular 11 Sistema Móvil Celular Espectro Radioeléctrico de Sistemas Celulares en Colombia Generación Tipo de Red 2G GSM, GPRS, EDGE 5 850 X X 2G GSM, GPRS, EDGE 2 1900 X X 5 850 X X 2 1900 X X X X X 3G 3G UMTS, WCDMA, HSDPA, HSPA+ UMTS, WCDMA, HSDPA, HSPA+ Banda Frecuencia (MHz) CLARO MOVISTAR TIGO AVANTEL WOM DIRECTV 4G LTE 4 1700 y 2100 (AWS) 4G LTE 7 2600 4G LTE TDD 38 2600 4G LTE 28 700 Jesús Viñas L Redes de Telefonía Móvil Celular X X X X X X X X X 12 Sistema Móvil Celular Espectro Radioeléctrico • Recurso de la naturaleza muy escaso, debe tratarse de optimizar su uso de forma que puedan utilizarlo el mayor número posible de estaciones con un mínimo de interferencias mutuas. • Ingeniería del Espectro: Importante disciplina en el área de las radiocomunicaciones que se ocupa de la planificación y gestión de las frecuencias. • ITU (Internacional) • ANE (Colombia): Agencia Nacional del Espectro. Jesús Viñas L Redes de Telefonía Móvil Celular 13 Sistema Móvil Celular Definiciones Fundamentales • Radiocomunicación: Telecomunicación mediante ondas radioeléctricas. • Ondas radioeléctricas: Ondas electromagnéticas que se propagan por el espacio sin guía artificial. • Modulación: Técnica de radiocomunicación que consiste en superponer la información a transmitir sobre una onda electromagnética, denominada portadora, generando una onda modulada. Jesús Viñas L Redes de Telefonía Móvil Celular 14 Sistema Móvil Celular Definiciones Fundamentales • Estación transmisora: Conjunto de equipos para el tratamiento y envío de la información, es decir, moduladores, amplificadores, filtros, antenas, etc. • Emisión: Proceso de radiación de una onda modulada a través de un dispositivo de acoplamiento con el medio denominado antena. • Canal radioeléctrico: Medio de transmisión asociado a las ondas radioeléctricas. Introduce pérdidas además de diversos tipos de perturbaciones (distorsión, ruido e interferencias). Jesús Viñas L Redes de Telefonía Móvil Celular 15 Sistema Móvil Celular Definiciones Fundamentales • Estación receptora: Conjunto de equipos para el tratamiento de la señal recibida, es decir, antena, amplificadores, demoduladores, filtros, etc. • Cobertura: Alcance útil de una emisión radioeléctrica que depende tanto de la potencia, calidad y tipo de modulación de los equipos emisores, como del tipo e intensidad de las perturbaciones del canal radioeléctrico. Jesús Viñas L Redes de Telefonía Móvil Celular 16 Sistema Móvil Celular Definiciones Fundamentales • Potencia de la estación base • Sensitividad del móvil • Nivel de ruido e interferencias • Entorno de propagación Jesús Viñas L Redes de Telefonía Móvil Celular 17 Sistema Móvil Celular Definiciones Fundamentales Interfaz Radio • Es la interfaz móvil-estación base. • Proporciona la movilidad: es imprescindible. • Limita las prestaciones del sistema, debido a: • Características de la transmisión por radio: inestabilidad de la señal, distorsión, interferencia. • Limitación de ancho de banda (por regulación) Jesús Viñas L Redes de Telefonía Móvil Celular 18 Sistema Móvil Celular Cobertura, calidad y capacidad • Cobertura (zonal) • • • • Sensibilidad. Variación aleatoria (errores de predicción). Porcentaje de ubicaciones / de tiempo. Perimetral / zonal. Importancia de altura de antena. Entornos rurales / urbanos. • Calidad • • • • • Cobertura: extensión, escenario, porcentaje. Terminal: portátil, de mano, de vehículo. Desequilibrio UL / DL. Disponibilidad: congestión. Fiabilidad: caídas de llamadas, fallos de la red. Fidelidad: BER, BLER, percepción subjetiva. • Capacidad • Densidad de usuarios o de tráfico. • En servicios de datos influye la velocidad de transmisión Sistema Móvil Celular Duplexación • Los sistemas dúplex (transmisión simultánea en los dos sentidos) pueden funcionar en modo: • FDD (Frequency Division Duplex): • Frecuencias separadas para transmisión y recepción. • Una comunicación requiere por tanto dos frecuencias. • TDD (Time Division Duplex): • Intervalos de tiempo separados para transmisión y recepción, utilizando la misma frecuencia en los dos sentidos. • Los intervalos de tiempo son suficientemente cortos, para que la transmisión en los dos sentidos sea aparentemente simultánea. • Se utiliza una sola frecuencia para la comunicación Sistema Móvil Celular Generaciones y Servicios Sistema Móvil Celular Generaciones y Servicios Generaciones 1G 2G 2.5G 2.75G 3G 3.5G 4G 5G Technology AMPS GSM GPRS EDGE WCDMA HSPA LTE New Radio Multiplexing FDMA TDMA TDMA TDMA CDMA CDMA OFDMA OFDMA, BDMA Switching Circuit Circuit Circuit, Packet Circuit, Packet Circuit, Packet Circuit, Packet Packet Packet Band type Carrier frequency Bandwidth Narrow Narrow Narrow Narrow Broadband Wideband Ultrawide Ultrawide 30 KHz 200 KHz 200 KHz 200 KHz 5 MHz 5 MHz 5, 10, 15, 20 MHz 25 MHz 100 MHz 1 - 2GHz 14.4-63Mbps 100Mbps-1Gbps Superior a 1Gbps Data rate Features 150 KHz 5 - 20 MHz 5 - 20 MHz 5 - 20 MHz 25 MHz 2.414.4643.1470Kbps 14.4Kbps 64Kbps 200Kbps 14.7Mbps Voice Only Data, Voice Data, Voice Data, Voice Data, Voice High Speed Data, Voice Ultra High Speed Data, Ultra High Speed Data, VoIP VoIP Sistema Móvil Celular
