Principio de sistemas

móviles

Ing. Edgar Velarde

edgar.velarde@pucp.pe

blog.pucp.edu.pe/telecom

Elementos básicos de un sistema móvil

Estación móvil o equipo de usuario

Radio base o estación base

Elementos básicos de un sistema móvil

� La radio base es una estación fija usada para

comunicaciones de radio con terminales móviles. Las

estaciones base están localizadas en el centro o borde

de una región de cobertura. Consiste de equipos de

transmisión y recepción, y antenas montadas en una torre o mástil

� La estación móvil es un dispositivo de usuario usado

para servicio de radio, puede estar estacionario o en

movimiento dentro de una determinda área de cobertura

Capacidad, espectro y cobertura

� En los primeros sistemas de radio móvil el objetivo era tener una gran área de cobertura con un único transmisor de alta potencia que radiaba con una antena montada en una torre muy alta

� Los actuales sistemas de comunicaciones móviles tieneque cumplir con los siguientes requisitos:� Alta capacidad de usuarios

� Uso de un espectro limitado de radio

� Cobertura geográfica muy grande

� Comunicaciones con apropiada señal a interferencia

Celda

� La celda es el área de cobertura de la radio base

� La celda puede ser omnidireccional o sectorizada

Handover o handoff

� El handover (HO) es el proceso que permite que una

llamada o sesión en curso se mantenga en servicio

cuando pasa de la cobertura de una radio base a otra

Duplexaje

� El duplexaje pueder ser:

� FDD (Frequency Division Duplexing)

� TDD (Time Division Duplexing)

� Un dispositivo móvil necesita para comunicarse:

� Uplink link (reverse channel): lleva tráfico del móvil a la estación o radio base

� Downlink (forward channel): lleva tráfico de la

estación o radio base al dispostivo móvil

Frequency division duplexing (FDD)

Frecuencia

ReverseChannel

ForwardChannel

Uplink Downlink

Distancia defrecuencias

Frequency division duplexing (FDD)

� El uplink y downlink están separados por frecuencia� Las bandas de uplink y downlink están separadas generalmente por un 5% de la banda nominal de RF para que el duplexer tenga suficiente aislamiento

� El duplexer es un dispositivo que permite usar la misma antena para la transmisión y recepción simultánea

� La mayoría de sistemas celulares lo usan: GSM, CDMA, UMTS, HSPA, LTE

Time division duplexing (TDD)

Tiempo

ReverseChannel

ForwardChannel

Uplink Downlink

Time slots

Única banda de Frecuencia

Frecuencia

Time division duplexing (TDD)

� El uplink y downlink usan el mismo rango de frecuencia,

pero utilizan distintos time slots para la transmisión y la

recepción

� La información es enviada en una dirección (por ejemplo, en el uplink), luego de una corta ventana de

guarda se transmite en la otra dirección (downlink)

� Usado por los sistema celulares: TD-SCDMA (China), WiMAX, LTE

Técnicas de acceso múltiple

Técnicas de acceso múltiple

� Los operadores móviles tienen una asignación fija de espectro radioeléctrico

� El espectro es un recurso restringido para canalizar las comunicaciones

� Muchos usuarios móviles tienen que comunicarse a la vez en un área geográfica común

� Se dispone de técnicas de asignación de recursos radioeléctricos y lógicos: portadoras de frecuencia, time slots y códigos

� Se tiene que reutilizar los recursos de radio disponibles

Técnicas de acceso múltiple

� FDMA: Frequency Division Multiple Access� TDMA: Time Division Multiple Access

� CDMA: Code Division Multiple Access

� OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access

Frequency Division Multiple Access (FDMA)

Frequency Division Multiple Access (FDMA)

� Usado por los sistemas de primera generación (1G)� Cada canal de radio está conformado por una frecuencia

� Hay canales de radio asignados a los usuarios móviles y otros para control y señalización

� En el Perú, se desplegó el primer sistema de telefonía celular de tecnología AMPS (Advanced Mobile PhoneSystem) en 1990

� El sistema AMPS era FDD. Cada canal analógico usaba modulación FM y un ancho de banda de 30 KHz. El uplink y downlink estaban separados por 45 MHz

Time Division Multiple Access (TDMA)

Time Division Multiple Access (TDMA)

� Usado por los sistemas de segunda generación (2G)

� Se divide la frecuencia en múltiples time slots tal que

varios usuarios pueden acceder a la misma frecuencia

en el mismo momento

� Cada canal de radio está conformado por un time slot en

una determinada frecuencia

� Usa codecs para digitalizar la voz

� En el Perú, se usó el sistema TDMA IS-136 (USA)

� Actualmente, desplegado GSM (Global System forMobile communications) a nivel mundial

Code Division Multiple Access (CDMA)

Code Division Multiple Access (CDMA)

� Usado por los sistemas 2G y 3G

� Cada canal es definido por un código ortogonal

� Los códigos ortogonales tienen correlación cruzada baja

(el producto de dos códigos ortogonales distintos en un

determinado tiempo es cero) y auto-correlación alta (el

producto del código consigo mismo es distinto de cero)

� Cada usuario tiene asignado un código ortogonal

(Walsh, OVSF: Orthogonal Variable Spread Factor)

� Usa el método DSSS (direct sequence spread spectrum)

� Mediante DSSS, los datos del usuario son multiplicados

por un código de banda ancha llamado spreading code

Orthogonal Frequency Division Multiple

Access (OFDMA)

OFDMA y SC-FDMA

Resource Block (RB)

TTI: Transmission Time Interval

Orthogonal Frequency Division Multiple

Access (OFDMA)

� Se usa en sistemas 3G y 4G

� A cada usuario se asigna un grupo de sub-portadoras

ortogonales en un tiempo determinado

� Las sub-portadoras ortogonales tienen correlación

cruzada baja y auto-correlación alta

� Usado por WiMAX, LTE y LTE-advanced

� En el caso de LTE, en el downlink se usa OFDMA y en

el uplink se usa SC-FDMA (Single Carrier FDMA) debido

al fenómeno PAPR (Peak-to-Average Power Ratio)

Arquitectura de un sistema móvil

PSTN

Núcleo

Celdas

Internet

Acceso

Servidoresde aplicación

Terminalesde usuarios

Estación Base

Controlador de Estación BaseRedes Externas

Capas de la arquitectura

Usuarios

Acceso

Núcleo

Servicios

Capas de la arquitectura

� Capa de Servicios está compuesta por servidores de aplicaciones que brindan funcionalidades a los usuarios como Prepaid, VMS, SMS, MMSEn la actualidad, las compañías OTT (over-to-top) han creado nuevos negocios desde Internet

� Capa de Núcleo (Core) está formada por centrales de conmutación y base de datos que gestionan el acceso y el encaminamiento de las llamadas hacia dentro y fuera de la red; y por los enrutadores que encaminan las sesiones de datos. En esta capa también se genera la tasación de las llamadas y sesiones de datos

� Capa de Acceso (Access) está compuesta por las radio bases y controladoras de éstas que gestionan los recursos de radio para el acceso de los usuarios

� Capa de Usuarios donde se encuentran los teléfonos o dispositivos de usuario

Redes 2G, 3G, LTE, WiFi

Internet

iPod

iPhone iPad

Mac

Usuarios fidelizados

iCloud

Distribuidores Multimedia

Desarrolladores de Software

Ecosistema de Apple

Roaming

� Roaming es la capacidad de usar la red móvil de otro

operador. Roaming internacional es la capacidad de ir a

otro país y usar la infraestructura de otro operador móvil

Registro nacional de frecuencias (RNF)

� Revisar el portal del Ministerio de Transportes y

Comunicaciones (MTC)

� http://www.mtc.gob.pe/comunicaciones/frecuencias/inde

x.asp

Bandas 850, 1900 y AWS

Ida Retorno

824 - 835 869 - 880 2 x 11

845 - 846,5 890 - 891,5 2 x 1,5

835 - 845 880 - 890 2 x 10

846,5 - 849 891,5 - 894 2 x 2,5

1900-A 1850 - 1865 1930 - 1945América

Móvil Perú S.A.C.

A Nivel Nacional 2 x 15

1900-D 1865 - 1870 1945 -1950Nextel del Perú S.A.

A Nivel Nacional 2 x 5

1900-B 1870 - 1882,5 1950 - 1962,5Telefónica

Móviles S.A. A Nivel Nacional 2 x 12,5

1900-E 1882,5 - 1895 1962,5 - 1975Nextel del Perú S.A.

A Nivel Nacional 2 x 12,5

1900-F 1895 - 1897,5 1975 - 1977,5América

Móvil Perú S.A.C.

A Nivel Nacional 2 x 2,5

1900-C 1897,5 - 1910 1977,5 -1990Viettel Perú

S.A.C.A Nivel Nacional 2 x 12,5

AWS-A 1710 - 1730 2110 - 2130Telefónica

Móviles S.A. A Nivel Nacional 2 x 20

AWS-B 1730 - 1750 2130 - 2150 AmericatelA Nivel Nacional 2 x 20

Cantidad

(MHz)

A Nivel Nacional

A Nivel Nacional

BandaRango de Frecuencias (MHz)

EmpresaÁrea de

Asignación

850-ATelefónica Móviles S.A.

850-B

América Móvil Perú S.A.C.