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introduccion de calculos
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7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
1/97
Redes Inalmbricas
T
ELEFONA
M
VIL
A
NALGICA
Y
D
IGITAL
PhD. Marvin Snchez Garache
Investigador Programa UNI/SAREC/FEC
e-mail: [email protected]
http:// mtic.uni.edu.ni/
mailto:[email protected]:[email protected]7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
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Thinking from Simulation
Dr. M . S. Garache 2
Como podemos aplicar el
conocimiento de mtodos desimulacin a Diseo & optmizacinRF?
Debemos desarrollar nuestracapacidad de abstraccin paramodelar los componentes relevantesdel sistema y aplicar los mtodos
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Frequency Planning: Un problemacombinatorio en Wireless
En un sistema celular GSM, un operador tiene un set de
frecuencias fi (i=1..12) que deben ser reutilizadas para laprestacin del servicio en todo el sistema para el BCCHCarrier.
Si hay un total de N celdas, con Cell ID Bj =j (j=1,N),podemos representar la asignacin de frecuencias en la redpor un vector X cuyas componentes son X[Bj]=i, es decircorresponde al ndice (nmero) de la frecuencia asignada.
Cmo podemos realizar la asignacin ptima de canalesde frecuencia?
Qu fenmenos fsicos intervienen en la interaccin(dependencia) de la asignacin de forma que?
max (f(X)
Dr. M . S. Garache 3
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
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Frequency Planning: Un problemacombinatorio en Wireless
Dr. M . S. Garache 4
Ya conocemos las tcnicas de
simulacin, el conocimiento requerido
para modelar tal sistema se tratarn en
el mdulo Comunicaciones mviles
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
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Unidad I: Introduccin a latelefona celular.
Propagacin, emisores y antenas.
Modulacin analgica y digital.
Tcnicas de acceso mltiple. Concepto de telefona celular.
Eficiencia espectral.
5
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Unidad I:
Introduccin a los sistemas de
comunicaciones Mviles
Agenda:
1. Introduccin
2. Trminos y conceptos Bsicos
1. Composicin de un Sistema
de radiocomunicacionesmviles
2. Clases de Canales
3. Cobertura Radioelctrica
4. Indicadores de calidad3. Evolucin de la Tecnologa
Mvil
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ICEBERG
Estudiaremos partede la punta del
Iceberg en el tiempo
disponible.
En un iceberg slo una octava parte de su
volumen total sobresale del agua
Dr. M . S. Garache 7
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The electronics boom
8
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Crecimiento
9
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Introduccin Servicio Mvil (UIT-R):
Servicio de radiocomunicaciones entre estaciones
mviles y estaciones terrestres fijas, o entre
estaciones mviles nicamente.
Clases de Servicios mviles: Servicio Mvil terrestre
Servicio Mvil Martimo
Servicio Mvil aeronutico
Si se utilizan segmentos satelitales se especifica este ltimo:
Servicio mvil terrestre, martimo o aeronutico por satlite 10
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Esta definicin implicadiferentes tipos de Sistemas
terrestres!
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Clasificacin de Sistemas (1)
Extensiones inalmbrica (Wireless Extensions)
PSTN: Public Switching Telephone Netwwork
Ejemplos:
Cordless Phones
Wireless LAN
infraestructure mode
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Clasificacin de Sistemas (2)
Conectividad Ad-hoc (Mesh Networking)
Ejemplos: Walky-talky
BluetoothTM
Wireless LAN ad-
hoc mode
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Clasificacin de Sistemas (3)
Sistemas Mviles
PSTN: Public Switching Telephone Netwwork 15
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IEEE 802.11x: Modo IBSS o ad hoc Nodosconectados a otras redes pueden proveer
servicios de Gateway.
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Ad hoc indica autoconfiguracin e instalacin sin
administracin centralizada.
Multihop:la informacin se conduce a travs de la red usando
paquetes de datos re-enviados a travs de nodos intermedios
entre la fuente y el destino.
A
B C
D
E
Redes Multihop Ah Hoc
1t
2t
3t
4t
17
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CTSRTSDATA
Modo Ad hocIEEE 802.11x: Protocolo CSMA/CA Transfiere un paqueteempleando 3 pasos + Carrier Sensing+ACK
DATAA
D
B C
DATA from A to B
Hidden
node
Exposed
node
E
D
E C
18
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M . S. Garache 19
Principales productos que pueden integrarBluetooth
Perifricos Inalmbricos (teclado, mouse,monitores, etc.).
Accesorios como Diademas, Audfonos, etc.
Cmaras.
Mdulo Integrado en Laptops.
Mdulo Integrado en Telfonos celulares.
Mdulo Integrado en Computadoras de bolsillo.
Puntos de acceso hacia otras redes
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M . S. Garache 20
Algunos ejemplos de Bluetooth
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Trfico y Sealizacin
Trfico: Los sistemas de comunicacin mviltransmiten informacin til o trfico
Sealizacin: Tambin transmiten otra informacinnecesaria para el establecimiento, liberacin ysupervisin de las llamadas y para la proteccin de lainformacin contra perturbaciones.
La sealizacin puede intercambiarse junto con eltrfico (sealizacin asociada) o utilizando recursosespecficos (sealizacin por canal comn, CCH).
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Composicin de Los Sistemas de
Comunicaciones MvilesSistema inalmbricoInfraestructura
Estaciones fijas (FS)
Equipos de Control Interconexin con Red Fija
Terminales mviles (MS)
Requerimientos de
CoberturaRequerimientos de
servicio
Area de Servicio: superficie geogrfica
dentro de la cual los terminales pueden
establecer comunicacin
Area de Cobertura: Superficie geogrfica
dentro del radioalcance de una estacin
base. Marvin Snchez Garache
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Estaciones Fijas
Es una estacin radioelctrica no prevista para
su utilizacin en movimiento.
Categoras en el servicio mvil:
Estacin Base (En GSM BTS, Base Transceiver
System,)
Estacin de Control
Estacin Repetidora (RS)
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Estaciones Mviles
Es una estacin radioelctrica del serviciomvil prevista para su utilizacin en
movimiento (equipos porttiles de mano o
montadas en vehculos)
24
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Estacin Base (BTS) Es una estacin Radioelctrica fija cuyo
funcionamiento se controla directamente desdeuna unidad de control.
El control puede ser local o remoto
Enlace de
MW hacia lared
Backbone
BTS TRS
TRS
Base
Transceiver
System
Tranceivers
Antenna
Direccional y
Mastil/torre
Son fuentes y
destinatarias de
trfico, tanto deinformacin como
de sealizacin
25
http://images.google.co.uk/imgres?imgurl=http://www.smscarrier.com/images/textphone.gif&imgrefurl=http://www.smscarrier.com/&h=297&w=200&sz=26&tbnid=IIU8pWGZFaEJ:&tbnh=111&tbnw=74&hl=en&start=5&prev=/images?q=mobile+telephones&svnum=10&hl=en&lr=http://images.google.co.uk/imgres?imgurl=http://www.smscarrier.com/images/textphone.gif&imgrefurl=http://www.smscarrier.com/&h=297&w=200&sz=26&tbnid=IIU8pWGZFaEJ:&tbnh=111&tbnw=74&hl=en&start=5&prev=/images?q=mobile+telephones&svnum=10&hl=en&lr=7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
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Alcance, Downlink y Uplink Downlink(DL): Se denomina enlace descendente, al
sentido de comunicacin de la estacin base al mvil La distancia de cobertura en el DL se llama rango o
alcance de la estacin base (talk-out)
Uplink (UL): Corresponde al sentido decomunicacin de la estacin mvil a la estacin base.
La distancia de cobertura en el UL se denomina retro-
alcance (talk-back)
Balance entre DL y UL:
Debe procurarse que el
alcance y retro-alcance
sean simtricos. 26
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Estacin de Control Es una estacin fija utilizada para gobernar
automticamente el funcionamiento de las
estaciones base o estaciones repetidoras
(telemando).
BTS TRS
TRS
BTS TRS
TRS
BTS TRSBSC
TRS
Backbone
SDH
Network
Backbone
SDH
NetworkBase
Station
Controller
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7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
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Estaciones Repetidoras
Son estaciones fijas que retransmiten las sealesrecibidas.
Se emplean para: ampliar la cobertura radioelctrica.
Relleno de zonas de sombra dentro del rea de unaestacin base, e.g. Tneles, estacionamientossubterrneos, interiores de edificios con bajo nivel deseal.
En celulares comnmente encontramos: On-frequency repeaters
Frequency shifting repeaters
Fiber Optic Repeaters
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Base
Station
Repetidor On-Frequency
DonorCell
Service Antenna
Pick-up Antena
Repeater
Los repetidores on-frequency reciben y transmiten en la misma
frecuencia, lo cual en ocasiones crea problemas de aislamiento. Se
deben usar antenas de alta ganancia y bajo SIDE/BACK LOBES.
Tipos: banda ancha,
banda selectiva
canal selectivo.
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Base
Station
Repetidor Frequency Shift
Service
Antenna
Link
Antena
Unidad Remota
Ya que la unidad remota utiliza un canal de enlace separado se elimina
el problema de aislamiento, por ello la relacin de ganancia es mucho
mayor (hasta 100dB).
f2 puede ser parte de las frecuencias usadas por otras celdas, por lo
que requiere planeamiento.
Son siempre de
canal selectivo
(e.g. Repiten f1)
BS
Unit
Link
Antena
f1
f2 f1
30
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Base
Station
Fiber Optic Repeater
Service
Antenna
Unidad Remota
Se pueden usar para distribuir la capacidad en el rea de
servicio. La FO permite distancia de hasta 10km.
Tipos:Broadband
Band selective
Channel selective
Master
Unit
Cable de fibra
ptica
f1
f1
31
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Otras Clasificaciones de SistemasMviles
Por la Modalidad de Funcionamiento
Por el sector de aplicacin
Por la Banda de Frecuencia Utilizada Por la tcnica de mltiple acceso
Por la Modulacin y Canalizacin
Por el modo de operacin
32
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Por la Modalidad deFuncionamiento
a) Sistemas de radiotelefona: lastransmisiones se realizan en ambos sentidos,
de estacin fija a estacin mvil o viceversa
(two way radio systems)
b) Sistemas de radiobsqueda oradiomensajera: transmisiones en un solo
sentido desde la estacin fija a las estacionesmviles (paging systems)
33
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Por el Sector de Aplicacin Sistemas de radiotelefona mvil privada, PMR (Private
Mobile Radio): Su rea de accin territorial suele ser limitada yno estar conectados de forma expresa a la red telefnica pblicaconmutada (PSTN)
e.g. Gestin de empresas/flotas, polica, ambulancias, control
de trfico, y aplicaciones que requieren intercambio de ordenes
y confirmaciones con agentes operarios (dispatching)
Telefona Mvil Pblica , PMT (Public Mobile Telephony) oPLMN (Public Land Mobile Network) : Abarcan desde elterritorio de una nacin hasta un continente y la red mvil se
interconecta a la PSTN. Se debe prestar el servicio a mvilesdispersos en el rea de servicio con fiabilidad, disponibilidad y
calidad similares al de las redes fijas.
Cordless Telephony, CT y Wireless Telecommunications , WT:
Para acceso de usuarios a la PSTN o Internet. e.g. DECT, WLAN34
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
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Por la Banda de Operacin (1/2) Existen organismo de regulacin nacionales e internacionales que
establecen las normas o recomendaciones para la atribucin (uso) y
asignacin de los recursos considerados escasos.
Hay tres recursos considerados escasos en telecomunicaciones:
espectro
nmeros Derechos de servidumbre (rights of way)
Los reguladores de cada pais determinan cual ser el uso y
canalizacin de los diferentes segmentos del espectro estableciendoasi las bandas de frecuencia.
Los Regualdores garantizan, mediante procesos transparentes y
en igualdad de condiciones, la asignacin de estos recursos con
el objeto de maximizar el bienestar pblico.35
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Algunos Cuerpos Regulatorios
ITU-R: International Telecommunications Union -
Radiocommunication section
WARC: World Administration Radio Conference
CEPT: Confrence Europne des Administration des
postes et des tlcommunications
ETSI: European Technical Standards Institute FCC: Federal Communications Commission
MPT: Ministry of Posts and Telecommunications of
Japan
En Nicaragua corresponde a
TELCOR: Instituto Nicaragense de Telecomunicaciones y Correos.
36
P L B d d O i
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M . S. Garache 37
Por La Banda de OperacinCanales Electromagnticos Inalmbricos
Rangos de Frecuencia desde ELF (0.3-3KHz) hasta EHF(30 - 300GHz)
Antenas de Tx./Rx. Con tamaos dependientes de la frecuencia (~1/10 de la longitud de
onda) Propagacin Ground wave, Sky-wave, y onda directa (LOS, Line of Sigth)
Desvanecimiento por multitrayectoria (Multipath fading)
Prdidas de propagacin
Ruido aditivo.
Espectro de Frecuencia
Rango de
Frecuencia
Longitud de
Onda
Nombre
300 3000 Hz 100 1000 Km Extremely Low
Frequency (ELF)3 30 KHz 10 100 Km Very Low Frequency
(VLF)
30 300 KHz 1 10 Km Low Frequency (LF)
300 3000 KHz 100 1000 m Medium Frequency
(MF)
3 30 MHz 10 100 m High Frequency (HF)
30 300 MHz 1 10 m Very High Frequency
(VHF)
300 3000 MHz 10 100 cm Ultra High Frequency
(UHF)
3 30 GHz 1 10 cm Super High Frequency
(SHF)
30 300 GHz 1 10 mm Extremely High
Frequency (EHF)
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M . S. Garache 38
Bandas de Frecuencia Low Frequency (LF) 3 - 300 KHz
Navegacin, comunicacin a larga distancia con barcos
antenas de 100 m
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Bandas de Frequencia GSM*Banda Nombre Canales Uplink (MHz)
Downlink
(MHz)Notas
GSM 850 GSM 850 128 - 251 824,0 - 849,0 869,0 - 894,0Usada en los EE.UU.,
Sudamrica y Asia.
GSM 900
P-GSM 900 1-124 890,0 - 915,0 935,0 - 960,0
La banda con que
naci GSM en Europa
y la ms extendida
E-GSM 900 975 - 1023 880,0 - 890,0 925,0 - 935,0 E-GSM, extensin deGSM 900
R-GSM 900 n/a 876,0 - 880,0 921,0 - 925,0 GSM ferroviario
(GSM-R).
GSM1800 GSM 1800 512 - 885 1710,0 - 1785,01805,0 -
1880,0
GSM1900 GSM 1900 512 - 810 1850,0 - 1910,01930,0 -
1990,0
Usada enNorteamrica,
incompatible
con GSM-1800 por
solapamiento de
bandas.
NicaraguaGSM
Dr. M . S. Garache 40
*GSM Global System for Mobile Communications
Bandas de Frequencia 3G en El Mundo
http://es.wikipedia.org/wiki/Estados_Unidos_de_Am%C3%A9ricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Sudam%C3%A9ricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Asiahttp://es.wikipedia.org/wiki/GSM-Rhttp://es.wikipedia.org/wiki/Norteam%C3%A9ricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Norteam%C3%A9ricahttp://es.wikipedia.org/wiki/GSM-Rhttp://es.wikipedia.org/wiki/Asiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Sudam%C3%A9ricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Estados_Unidos_de_Am%C3%A9rica7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
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Bandas de Frequencia 3G en El MundoBand
Frequency
Band
UL Frequencies UE
transmit (MHz)
DL Frequencies UE
receive (MHz)
Channel Number (UARFCN)
UL
Channel Number (UARFCN)
DLRegion
I 21001920 - 1980 2110 - 2170 9612 - 9888 10562 - 10838
Europe, Asia, Africa, Oceania (Telstra, Optus,
Vodafone AU, Three Mobile AU), Brazil
II 19001850 - 1910 1930 - 1990
9262 - 9538 additional 12,
37, 62, 87, 112, 137, 162,
187, 212, 237, 262, 287
9662 - 9938 additional 412,
437, 462, 487, 512, 537, 562,
587, 612, 637, 662, 687
Americas (AT&T, Bell Mobility, Telcel, Telus,
Rogers)III 18001710 - 1785 1805 - 1880 937 - 1288 1162 - 1513 Europe, Asia, Oceania
IV 17001710 - 1755 2110 - 2155
1312 - 1513 additional
1662, 1687, 1712, 1737,
1762, 1787, 1812, 1837,
1862
1537 - 1738 additional 1887,
1912, 1937, 1962, 1987,
2012, 2037, 2062, 2087
USA (T-Mobile, Cincinnati Bell Wireless),
Canada (WIND Mobile, Mobilicity,
Videotron), Chile (VTR, Nextel)
V 850824 - 849 869 - 894
4132 - 4233 additional 782,
787, 807, 812, 837, 862
4357 - 4458 additional 1007,
1012, 1032, 1037, 1062,
1087
Americas (AT&T, Bell Mobility, Telcel, Telus,
Rogers), Oceania (Telstra, Telecom NZ)
VI 800830 - 840 875 - 885
4162 - 4188 additional 812,
837
4387 - 4413 additional 1037,
1062 Japan (NTT DoCoMo)
VII 26002500 - 2570 2620 - 2690
2012 - 2338 additional
2362, 2387, 2412, 2437,
2462, 2487, 2512, 2537,
2562, 2587, 2612, 2637,
2662, 2687
2237 - 2563 additional 2587,
2612, 2637, 2662, 2687,
2712, 2737, 2762, 2787,
2812, 2837, 2862, 2887,
2912 Europe (future)
VIII 900880 - 915 925 - 960 2712 - 2863 2937 - 3088
Europe[1], Asia, Oceania (Optus, Vodafone
AU, Vodafone NZ), Dominican Republic
(Orange), Venezuela (Digitel GSM)
IX 17001749.9 - 1784.9 1844.9 - 1879.9 8762 - 8912 9237 - 9387 Japan (E Mobile, NTT DoCoMo)
X 17001710 - 1770 2110 - 2170
2887 - 3163 additional
3187, 3212, 3237, 3262,
3287, 3312, 3337, 3362,
3387, 3412, 3437, 3462
3112 - 3388 additional 3412,
3437, 3462, 3487, 3512,
3537, 3562, 3587, 3612,
3637, 3662, 3687
XI 15001427.9 - 1447.9 1475.9 - 1495.9 3487 - 3562 3712 - 3787 Japan (Softbank)
XII 700698 - 716 728 - 746
36123678 additional
3702, 3707, 3732, 3737,
3762, 3767
38373903 additional 3927,
3932, 3957, 3962, 3987,
3992 USA (future) (lower SMH blocks A/B/C)
XIII 700777 - 787 746 - 756
37923818 additional
3842, 3867
40174043 additional 4067,
4092 USA (future) (upper SMH block C)
XIV 700788 - 798 758 - 768
38923918 additional
3942, 3967
41174143 additional 4167,
4192 USA (future) (upper SMH block D)Dr. M . S. Garache 41
4G?
Nicaragua
3G
BANDAS DE FRECUENCIAS ATRIBUIDAS
http://en.wikipedia.org/wiki/Downlinkhttp://en.wikipedia.org/wiki/Downlinkhttp://en.wikipedia.org/wiki/UARFCNhttp://en.wikipedia.org/wiki/UARFCNhttp://en.wikipedia.org/wiki/UARFCNhttp://en.wikipedia.org/wiki/UARFCNhttp://en.wikipedia.org/wiki/UARFCNhttp://en.wikipedia.org/wiki/NTT_docomohttp://en.wikipedia.org/wiki/NTT_docomohttp://en.wikipedia.org/wiki/Softbankhttp://en.wikipedia.org/wiki/Softbankhttp://en.wikipedia.org/wiki/NTT_docomohttp://en.wikipedia.org/wiki/UARFCNhttp://en.wikipedia.org/wiki/UARFCNhttp://en.wikipedia.org/wiki/Downlink7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
41/97
BANDAS DE FRECUENCIAS ATRIBUIDASAL SERVICIO DE TELEFONIA CELULAR EN
NICARAGUA
BANDA 850 MHz
Asignada a Claro Asignada a Movistar12.5x2 Mhz 12.5x2 Mhz
MHz
824.040 834.990
A
845.010 846.480
BA
835.020 844.980
B
846.510 848.970
869.040 879.990
A
890.010 891.480
BA
880.020 889.980
B
891.510 893.970
UPLINK (25 MHz) DOWNLINK (25 MHz)
En la banda 850MHz, no hay segmentos
disponibles para nuevos operadores42
BANDAS DE FRECUENCIAS ATRIBUIDAS
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
42/97
BANDAS DE FRECUENCIAS ATRIBUIDASAL SERVICIO DE TELEFONIA CELULAR EN
NICARAGUA
BANDA 1900 MHz
1850 1865
B
1870 1885
DA
1865 1870
E
1885 1890
F C
1890 1895
1895 1910
1930 1945
B
1950 1965
DA
1945 1950
E
1965 1970
F C
1970 1975
1975 1990
Asignada a
Claro
Asignada a
Movistar
12.5x2 MHz 12.5x2 MHz
Libre25x2 MHz
En la banda 1900MHz, hay segmentos
disponibles para nuevos operadores, > 20MHz
Suficiente para 4G!!
UPLINK (25 MHz) DOWNLINK (25 MHz)
43
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
43/97
M . S. Garache 44
E t B d ???
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
44/97
Esta Banda???(Telcor, Acuerdo Administrativo 022-205)
Parte de esta
banda
(incluyendo la
Reserva) se
designaron
por WARC
para 4G.45
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
45/97
Lets get a look to the FCC Se estableci la Federal Communication Commition (FCC)
mediante el Communication Act de 1934
46
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
46/97
Organizacin de la FCC
47
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
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Wireless Position Location / E-911Los Reguladores pueden establecer normas para la
prestacin de servicios que garantizan la seguridad ybienestar pblico e influencian el desarrollo tecnolgico!
48
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
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Por el Modo de Operacin
SIMPLEXHALFDUPLEXFULLDUPLEX
TDD & FDD
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
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Modo de Operacin (1/2)
TxRx
BS MS
f1
a) Modo Simplex
Rx
TxRx
Tx
BS MS
f1
f1
a) Modo halfduplex una frecuencia 50
Modo de Operacin (2/2)
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Modo de Operacin (2/2)
a) Halfduplex dos frecuencias
Rx
TxRx
Tx
BS MS
f2
f1
D
P
X
f2
f1f2
f1
D
P
XRx
TxRx
Tx
BS MS
f2
f1
a) Modo Fullduplex, Tx & Rx simultnea.Requiere dos frecuencias
D
P
Xf2
f1 f2
f1
51
Ti Di i i D l i (TDD)
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
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Se utiliza/asigna una sola frecuencia
tanto para UL/DL
Time Division Duplexing (TDD)
Intervalo de guarda(Guard interval)
tiempo
Se asigna y comparte en el dominio del tiempo una misma
portadora (canal) para el UL/DL.
Uplink Downlink Uplink
Propiedades:
Una sola frecuencia Tx&Rx
No requiere Duplexer
Requiere sincronizacin MS-BTS
Se requiere guard time
Mayor retardo (delay)
Adecuado para trfico
asimtrico
52
F Di i i D l i (FDD)
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Frequency Division Duplexing (FDD):
Distancia/separacin Duplex
frecuencia
Tx & Rx en diferentes frecuencias.
Uplink Downlink
Se utilizan frecuencias aparejadas:
UL en portadora f1
DL en portadora f1
Propiedades:
Requiere filtro Duplexer para
Tx&Rx simultnea
Requiere distancia duplex
entre UL y DL
Adecuado para trfico
simtrico
53
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
53/97
Espectro Asignado por FCC en USA
54
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
54/97
Por La Tcnica de Mltiple
Acceso
Tres Esquemas de Mltiple Acceso
Libres
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
55/97
M . S. Garache 56
Tres Esquemas de Mltiple Acceso Libresde Conflicto en Sistemas Inalmbricos
C
anal1
f 1
C
anal2
f 2
C
anal3
f 3 frecuencia
Tiem
po
Cdigo
(a) FDMA
Tiem
po
frecuencia
Cdigo
Canal 1 (Slot 1)
Canal 2 (Slot 2)Canal 3 (Slot 3)
(b) TDMA
Tiem
po
frecuencia
(a) CDMA
Canal 1 (Spreading code 1)
Canal 2 (Spreading code 2)
Canal 3 (Spreading code 3)
Cdigo
Estos mtodo de
acceso se denominan
libres de conflictos
Frequency Division Multiple Access
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Frequency Division Multiple Access(FDMA):
frecuencia
DL & UL en diferentes frecuencias.
Se utilizan frecuencias aparejadas:
e.g. Si UL en portadora fUL,9DL en portadora fDL,9
fUL,9
fDL,9
Distancia/separacin Duplex
UPLINK DOWNLINK
57
Frequency Division Multiple Access
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
57/97
Frequency Division Multiple Access(FDMA):
frecuencia
DL & UL en diferentes frecuencias.
Se utilizan frecuencias aparejadas:
e.g. Si UL en portadora fUL,9DL en portadora f
DL,9 fUL,9
fDL,9
Distancia/separacin Duplex
UPLINK DOWNLINK
Propiedades:
Portadores aparejadas para conexin
Dficil compartir canales
Tx & Rx Continua
Ancho de banda menor a coherent bandwith
No ISI
No Frequency diversity Simple de implementar
Alto costo de BTS (un radio por canal)
Bajo overhead de sealizacin
Requiere Duplexer
Requiere filtro de RF para adjacent channel
Handowver requiere interrupcin
58
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M . S. Garache 59
Ti Di i i M lti l A (TDMA)
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
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Time Division Multiple Access (TDMA):
tiempo
DL & UL comparten una sola frecuencia en diferentes tiempos.
Se asignan ranuras de tiempo
Ciclicos aparejadas en frecuencia:
UL en timeslot 7
DL en timeslot 7 TS 7
Distancia/separacin Duplex
UPLINK DOWNLINK
Timeslot
Frame
0 7
Frame
0 7
TS 7
60
Ti Di i i M lti l A (TDMA)
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
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Time Division Multiple Access (TDMA):
tiempo
DL & UL comparten una sola frecuencia en diferentes tiempos.
Se asignan ranuras de tiempo
Ciclicos aparejadas en frecuencia:
UL en timeslot 7
DL en timeslot 7 TS 7
Distancia/separacin Duplex
UPLINK DOWNLINK
Timeslot
Frame
0 7
Frame
0 7
TS 7
61
Time Division Multiple Access (TDMA):
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
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Time Division Multiple Access (TDMA):
Se asignan ranuras de tiempo
Ciclicos aparejadas en frecuencia:
UL en timeslot 7
DL en timeslot 7 TS 7
TS 7
Propiedades:
una portadora se comparte por varios radioenlaces
Transmisiones de pulso pueden causar interferencia Se puede realizar handover entre transmisiones
No se requiere duplexor si transmisiones se desplazan en tiempo
Ancho de banda mayor
puede requerir ecualizacin
Puede proveer frequency diversity
Requiere guard timeMayor overhead de sealizaci y estimacin de canal.
Permite Datarate variable usando multislots.
62
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
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EJEMPLO DE TRAMA TDMA
63
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
63/97
M . S. Garache 64
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
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Combinacin TDMA/FDM
Timeslot
F
recuencia
t0 t1 t2tN-1tN-2
Portadoraf1
f2
f3
fN-1
fN
65
Plan Celular Hexagonal Simtrico Convencional para
TDMA/FDMA
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
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TDMA/FDMA
D
R
,...12,9,7,4,3,1;)1(
3
2=-+=
=
KijjK
KD
No es posible usar k < 3 en un sistema TDMA convencional
=
+
6
1i
RuidoP
D
cP
R
cP
SNIR
66
Code Division Multiple Access (CDMA)
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
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Code Division Multiple Access (CDMA)
Tiem
po
frecuencia
(a) CDMA
Canal 1 (Spreading code 1)
Canal 2 (Spreading code 2)
Canal 3 (Spreading code 3)
Cdigo
Para ello se utiliza una tcnica de
modulacin denominada Espectro
Ensanchado (Spread Spectrum)
-Los usuarios utilizan un codigo especialllamad cdigo de pseudo ruido sobre una
misma portadora.
-En celulares: Direct Sequence (DS-SS) y
Frequency Hopping (FH SS)
( DS-SS)
e.g de Sistemas:
Wireless LAN
CDMA2000
W-CDMA (3G) 67
Code Division Multiple Access
http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:SecuenciaDirecta.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:SecuenciaDirecta.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:SecuenciaDirecta.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:SecuenciaDirecta.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:SecuenciaDirecta.JPG7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
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Code Division Multiple Access(CDMA)
Jammer(Interferencia
intencional)
Transmisor
DS-BPSK
Receptor
DS-BPSKFiltro
68
Spatial Division Multiple Access
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
68/97
Spatial Division Multiple Access(SDMA)
Se pueden utilizar sistemas de antenas avanzadas para dar servicio
utilizando una misma frecuencia.
La separacin espacial de los usuarios puede identificarse y explotarse para
realizar el filtrado espacial.
69
Antenas Inteligentes Incluye
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
69/97
Antenas Inteligentes Incluye
a) Switch Beam Systems b) Adaptive Beamforming
c) MIMO Systems
70
Antenas Inteligentes para TDMA/FDMA
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
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g pSpatial Filtering for Iterference Reduction (SFIR)
D
Dirigir el haz principal en la direccin del usuario deseado y/o dirigir nulos
del patrn de radiacin en la direccin de interferencia (maximizar SNIR)
Reduce el factor de reutilizacin para TDMA/FDMA, es posible reutilizar en
cada celda(k=1).
71
Antenas Inteligentes para TDMA/FDMA
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
71/97
Spatial Division Multiple Access(SDMA)
Varios usuarios en la misma celda pueden utilizar el mismo time-slot/
frecuencia.
La capacidad se incrementa manteniendo la misma distancia de
reutilizacin.
D
72
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
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Calidad de los Sistemas de
Comunicacin Mvil
Indicadores de Calidad
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
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Indicadores de Calidad
Los sistemas mviles
plantean determinadas
exigencias de calidad que
se cuantifican mediante
parmetros que reflejen la
percepcin de los usuarios
(Key Performance
Indicators, KPIs).
74
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
74/97
Indicadores De Calidad Comunes
Calidad de Cobertura Calidad de Terminal
Calidad de Disponibilidad (accesibilidad)
Calidad de Fiabilidad (Retenibilidad/DropCall)
Calidad de Fidelidad (Quality Indicator, GQI,
AQI, BQI)
75
Calidad de Cobertura
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
75/97
Calidad de Cobertura
Se expresa mediante las siguientes
cualificaciones: Extensin: tamao de la zona de cobertura (local,
regional, nacional,internacional)
Escenario de cobertura: entorno en el que se desea darcobertura Densamente urbano, Urbano, suburbano, rural
Calles y carreteras
Interior de vehculos
Interior de edificios
Subterrneos y tneles Grado de Cobertura: especifica el porcentaje
(perimetral y zonal) de ubicaciones en el que se debeconseguir comunicacin.
76
Calidad de Terminal
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
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Calidad de Terminal
Refleja la simetra del enlace bidireccional. Sedebe procurar que el alcance y retroalcancesean iguales.
Para el diseo se debe especificar el nivelmnimo de seal requerido para las terminalesmviles:
De vehculo
Transportables
De mano
77
Calidad de Disponibilidad (accesibilidad)
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
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Calidad de Disponibilidad (accesibilidad)
Especifica la mayor (o menor) facilidad de accesoy toma de un canal de radio por parte delterminal.
Depende de la calidad de la cobertura y del grado
de congestin debido a trfico de los canales deradio disponibles.
Se cuantifica mediante la probabilidad de bloqueoo congestin que es la probabilidad de que se
rechace un intento de llamada por lainexistencia de canales libres para atenderla (opor que no hay simetra entre el UL/DL).
78
Calidad de Fiabilidad
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
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(Retenibilidad/Drop Call)
Expresa el porcentaje temporal mximo
admisible de interrupciones de los enlaces o
cadas de llamadas debido a:
averas de los equipos,
fallas de energa,
interferencias intensas,
discontinuidades de cobertura.
79
Calidad de Fidelidad (Quality
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
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(Q yIndicator, GQI, MQI, BQI)
Se refiere al grado de inteligibilidad y calidad de laseal recibida.
Si es voz: ausencia de parsitos, ruido y diafona. Ensistemas analgicos la calidad se especifica mediante la
relacin SINAD (Signal-to-Noise and DistorsionRatio).
Si es digital/Datos: la tasa de error de bitstransmitidos/recibidos (BER o FER). Adicionalmente en los sistemas celulares, se establecen
indicadores de BLER/FER para determinar la calidad devoz mediante el indicador RxQual (>4 mala calidad)
SINAD =seal+ ruido+ distorsin
ruido+ distorsin
80
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
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El Concepto Celular y Su
Evolucin
Preguntas?
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
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Preguntas? Que significa para Usted o los Clientes Red 2G?
GSM -> 2G
GSM/GPRS -> 2.5G
GSM/GPRS/EDGE -> 2.75G?????
Que significa Red 3G? UMTS R99 - > 3G?
UMTS/HSDPA -> 3.5G?
UMTS/HSPA+ -> 3.75??
Que es realmente 4G?
Dr. M . S. Garache 82
En trminos simples:
Son Tecnologas Estndar y su
etapa de evolucin.
GSM/GPRS/EDGE y UMTS/HSPA (W-CDMA) sonE t d d ETSI
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
82/97
Estndares de ETSIEuropean Telecommunications Standards Institute (ETSI)
M . S. Garache 83
Que es un
Estndar?Una especificacin tcnica
aprobada por un
organismo de
estandarizacin
reconocido, para la cual laconformidad no es
obligatorio.
Dr. M . S. Garache 83
La
Evolucion
de
Standares
Mobiles
(3GPP)
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
83/97
Dr. M . S. Garache 84Dr. M . S. Garache 84
Principales Cuerpos de
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
84/97
p pEstandarizacin
ITU: International Telecommunications Union
ETSI: European Technical Standards Institute
3GPP: 3rd Generation Partnership Project
IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers
TIA: Telecommunications Industry Association
ARIB: Association of Radio Industries and
Businesses
85
El i i d l f il
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
85/97
El primer sistema de telefona mvil
Primer sistema MTS(Mobile Telephone
Service) instalado en 1946 en St. Louis,
Misoury, USA.
Half-duplex
Frecuencia: 150MHz con 6 canales
Tx. Downlink con 250W
Transceivers colocados en vehculos
Radio-alcance limitado
86
Caractersticas de sistemas de primera
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
86/97
Caractersticas de sistemas de primerageneracin
Grandes reas cubiertas por una celda (e.g.
hasta 150km en zonas rurales)
Bajo costo de infraestructura
Baja capacidad de usuarios
Alta potencia de transmisin tanto en la
estacin base como el las terminales mviles
87
Quien es dueo del concepto celular
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
87/97
Quien es dueo del concepto celularactual?
En Mayo de 1972 Bell Labs (hoy LucentTechnologies) registro una patente queestableci los fundamentos de la 2da. y 3ra.
Generacin de los sistemas celulares: En lugar de una sola estacin base cubriendo un
rea tan grande como fuese posible, cadaestacin base debera cubrir un rea pequea.
La misma frecuencia poda reutilizarse adistancias relativamente cortas permitiendo unmayor nmero de usuarios.
88
El concepto celular
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
88/97
El concepto celular
R
,...
Patente de Bell Labs en
Mayo de 1972
Varias celdas cubren un
rea extensa (rea de
servicio) Reutilizacin de frecuencias
Conexiones cambian de
estacin base conforme se
mueven los usuarios
Se utiliza baja potencia
89
ACRNIMOS
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
89/97
ACRNIMOS GSMGlobal System for Mobile Communications
GPRSGeneral Packet Radio System
EDGEEnhanced Data Rates for GSM Evolution
UMTSUniversal Mobile Telecommunications System
WCDMAWideband Code Division Multiplexing usado comunmente para referirse a
UMTS.
HSPAHighspeed Shared Packet Access
LTE Long Term Evolution
CDPD Cellular Digital Packet Data
PDC Pacific Digital Cellular
TDMA Time Division Multiple Access
Cdma2000 1xDVExtension 3G de estndard IS-95 (CDMA): datos compartidos y voz.
Cdma2000 1xDO Extension 3G de estndard IS-95 (CDMA): Data Only
Cdma2000 1xEV Extension 3G de estndard IS-95 (CDMA): datos compartidos con circuit-
switch voice Dr. M . S. Garache 90
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
90/97
M . S. Garache 91
La
Evolucion
de
Standares
Mobiles
(3GPP)
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
91/97
Dr. M . S. Garache 92Dr. M . S. Garache 92
La
Evolucion
de
Standares
Mobiles
(3GPP)
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
92/97
Dr. M . S. Garache 93Dr. M . S. Garache 93
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
93/97
94
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
94/97
95
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
95/97
96
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
96/97
97
Homework 1
7/17/2019 Intro Du Focal Culo s
97/97
1. Cul es la atribucin de frecuencias para telefona Celular en Costa Rica? Que
segmentos de la banda celular Nicaragense se interfieren en UL y DL?
2. Cul es la atribucin de bandas de frecuencia en Honduras? Que segmentos de la
banda celular Nicaragense se interfieren en UL y DL?
3. Para qu utilizan los gobiernos los fondos recaudados de licitaciones pblicas?
4. Cuanto recaudo el estado de Costa Rica mediante la licitacin pblica celular
reciente? Que operadores les fue adjudicada la licencia.
5. Cuanto recaudo el estado de Honduras en su ltima licitacin pblica de bandas
celulares?
6. Cuando recaudo Mxico en su ltima licitacin y cual fue la banda?