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Redes Celulares

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Redes Celulares Wilson Casta o Jhony Gir n Oscar Granada Terminal Equipment Las mejoras funcionales obtenidas se han alcanzado gracias la evoluci n de las ... – PowerPoint PPT presentation

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Title: Redes Celulares


1
Redes Celulares
  • Wilson Castaño
  • Jhony Girón
  • Oscar Granada

2
(No Transcript)
3
TELEFONIA MOVIL O CELULAR (ESTACION BASE DE
TELEFONIA MOVIL CELULAR)
  • Se denomina celular en la mayoría de países
    latinoamericanos debido a que el servicio
    funciona mediante una red de celdas, donde cada
    antena repetidora de señal es una célula. Su
    principal característica es su portabilidad, que
    permite comunicarse desde casi cualquier lugar.
  • La principal función es la comunicación de voz,
    como el teléfono convencional.

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RED CELULAR MSTO CONECTADO A PSTN (MSTO oficina
de Suicheo para teléfonos móviles, y Red
telefónica publica conmutada PSTN )
  • Una red telefónica celular comprende múltiples
    antenas de transmisión y recepción de baja
    potencia distribuidas atreves de un área
    geográfica. Cada sitio de celda es relativamente
    pequeño, mas o menos circular, el área de
    cobertura de cada célula individual sobre pasa o
    se sobre pone a células vecinas con un diámetro
    celular al redor de una milla hasta un máximo de
    5 millas.

5
COMO FUNCIONA LA TECNOLOGIA CELULAR La
comunicación telefónica celular es posible
gracias a la interconexión entre centrales
móviles y públicas. Según las bandas o
frecuencias en las que opera el móvil, podrá
funcionar en una parte u otra. La telefonía
móvil consiste en la combinación de una red de
estaciones transmisoras-receptoras de radio
(repetidores, estaciones base o BTS) y una serie
de centrales telefónicas de conmutación de 1er y
5º nivel (MSC y BSC respectivamente), que
posibilita la comunicación entre terminales
telefónicos portátiles (teléfonos móviles) o
entre terminales portátiles y teléfonos de la red
fija tradicional. En su operación el teléfono
móvil establece comunicación con una estación
base, y a medida que se traslada, los sistemas
computacionales que administran la red van
cambiando la llamada a la siguiente estación
base, en forma transparente para el
usuario.(hand-off) Es por eso que se dice que
las estaciones base forman una red de celdas,
cual panal de abejas, sirviendo cada estación
base a los equipos móviles que se encuentran en
su celda.
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GENERACIONES Y ESTANDAR PARA CELULARESSon
numerosos y normalmente incompatibles de una
generación a otra. Los digitales ofrecen mejores
características, manejo de errores, ancho de
banda mejorado atraves de compresión, mayor
seguridad atraves de cifrado y encriptación, lo
mas importante soportan comunicación de datos mas
efectiva.PRIMERA GENERACION O GENERACION 1G O
GENERACION ANALOGATecnologías - AMPS Primera
Tecnología Desarrollada en EU por Motorola y AT
T es análoga y opera en la banda entre los
50Mhz y los 800Mhz, soporta 666 canales y en
algunas aéreas 832. Del total de los
canales adjudicados a cada carrier, 21
canales son los canales no conversacionales dedica
dos a la disposición de llamada, hand - off, y el
colgado de las llamadas. Los restantes canales de
comunicaciones se dividen en canales de voz  de
30 kHz, con una separación de 45MHz entre los
canales de avance(forwar) y retroceso(reverse). 
AMPS trabaja sobre la base de transmision FDMA
y FDD, AMPS no maneja los datos.
7
GENERACIONES Y ESTANDAR PARA CELULARES
  • Narrowband AMPS (N -AMPS) AMPS de Banda angosta
    - Fue igualmente desarrollada por Motorola,
    N-AMPS mejora la utilización del sistema análogo
    AMPS. LA capacidad del sistema se mejora al
    partir cada canal de 30 kHz en tres canales de 10
    kHz, con esto se triplica la capacidad de AMPS.
    Muy pocas portadoras de USA usan N-AMPS.

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ESTANDARES 1GTotal Access Communications System
(TACS) Sistema de Comunicación de Acceso Total-
 TACS es un derivado de APMS, desarrollado para
ser usado en el Reino Unido en la banda de 900
- MHz. TACS soporta tanto 600 como 1000 canales,
cada uno de 25 kHz, comparado con los 666/832
canales que soporta AMPS. Un variado número fue
desarrollado, incluyendo TACS de banda angosta
(NTACS), TACS extendidos (ETACS), y Sistema de
Comunicaciones de Acceso Total Japonés (Japanese
Total Access Communications System -JTACS). TACS
hallo aceptación en muy pocos países, ha sido
reemplazado en su gran mayoría por GSM, y es
actualmente considerado obsoleto en Reino
Unido.Nordic Mobile Telephone (NMT) Teléfono
Móvil Nórdico - NMT fue desarrollado y puesto en
servicio en los inicios de los años 80 en países
escandinavos, incluyendo Dinamarca, Finlandia
9
(No Transcript)
10
GENERACION 2G (CELULAR DIGITAL)
  • Generacion de la tecnología digital celular
    domina el radio celular mundial, habiendo
    reemplazado casi completamente los sistemas
    análogos.
  • AMPS Digital (D-AMPS Advanced Mobile Phone System
    Acrónimo de Sistema de telefonía móvil avanzada
    digital), también es conocida como US-TDMA (Time
    División Múltiple Access - Acceso múltiple por
    división del tiempo estaudinence).
  • En norte america el estandar digital opera en los
    800Mhz,similar a los primeros AMPS de hecho los
    dos pueden coexistir en la misma red.
  • D - AMPS utiliza las mismas bandas de 30 kHz  de
    AMPS y soporta hasta 416 canales de
    frecuencia por portadora. A través
    de Multiplexación por División de
    Tiempo (TDM), cada canal de frecuencia se divide
    en seis ranuras de tiempo, cada uno de los
    cuales operaen el 8 kbps.

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GENERACION 2G
  • Sistema Global para Comunicaciones Móviles (GSM
    Global System for Mobile Communicactions-).
  • GSM opera entre las bandas de frecuencia de 800
    MHz y 900MHz y es compatible con ISDN
    (Intregated Services Digital Net - Red Digital de
    Servicios Integrados). GSM corta cada banda de
    200 KHz en ocho (8) canales TDMA de 33.8 kbps,
    cada uno de los cuales soporta llamadas de voz a
    13 kbps
  • Personal Communications System (PCS Sistema de
    Comunicación Personal)
  • La PCS usa una o más bandas de frecuencia de 1.25
    MHz convertida del espectro AMPS existente de
    cada portador que usa el servicio. Cada banda de
    1.25 MHz se subdivide en 20 portadores, cada uno
    de los cuales puede soportar hasta 798 llamadas
    simultaneas y agregar ancho de banda hasta 1.288
    Mbps

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GENERACION 2G
  • Personal Digital Cellular Celular Digital
    Personal (PDC)
  • Inicialmente conocido como Celular Digital
    Japonesa (JDC), PDC es un estándar japonés para
    sistemas digitales operando en rangos de
    frecuencias de 800, 900 MHz, and 1400 MHz. PDC se
    deriva de portadores 1600 RF, cada uno de los
    cuales soporta tres (3) canales TDMA a 42 kbps,
    decodificación de voz completo a 9.6 kbps y
    variación media a 5.6 kbps.

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(No Transcript)
14
COMUNICACIÓN DE DATOS POR MOVIL
  • La comunicación de datos móvil ha sido siempre de
    algún modo difícil.
  • El primer intento data de 1907 cuando las
    compañias de comunicaciones experimentaban con
    varias soluciones para un problema particular de
    campo de tácticas de comunicaciones.
  • Las redes análogas 1G no fueron diseñadas con
    comunicaciones de datos en mente.
  • Algunos módems fueron desarrollados para
    adquirir y manejar variaciones de datos a tasa de
    hasta 28.8 kbps bajo condiciones óptimas, pero
    las condiciones fueron raramente optimas.
  • Los factores que afectan la calidad de la señal
    incluyen, la distancia entre la estación móvil y
    la estación base y la interferencia.

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COMUNICACIÓN DE DATOS POR MOVIL
  • Cellular Digital Packet Data (CDPD Celular
    digital de paquete de datos) fue formalizado en
    1993 por un consorcio de portadores en los
    Estados Unidos para resolver este tema.
  • CDPD opera sobre redes AMPS existentes en bandas
    de 800 MHz, tomando ventaja de la inactividad
    natural en las redes celulares entre conexiones y
    desconexiones, y durante el periodo de receso y
    el proceso de transmitir datos en paquetes a
    tasas de hasta 19.2 kbps usando tanto el
    protocolo de Internet (IP) como la ISO Protocolo
    de Red sin Conexión.

16
Generación 2.5G y 3G
  • En 1992 se inicia a trabajar en el International
    Mobile Telecomunication 2000 (ITM-2000). Es una
    iniciativa para la arquitectura de la red
    inalámbrica del siglo 21.
  • Soportan muchísimo el incremento en las tasas de
    transmisión tanto para las versiones inalámbricas
    móviles y fijas.
  • Todos estos estándares son una extensión de la
    tecnología 2G ya que de ella provienen.
  • Aquí se tienen velocidades más rápidas, soporte
    de voz, Short Message Service (SMS) and
    Multimedia Messaging Service (MMS) y acceso a
    internet.
  • La red 2.5G corre a través del mismo espectro
    que la red 2G y son compatibles entre ellas. Por
    lo tanto las velocidades de transmisión son
    inferiores a las de las redes 3G.

17
Generación 2.5G y 3G
18
High-Speed Circuit-Switched Data (HSCSD)
  • Es un 2G que se actualiza a GSM diseñado para
    mejorar las tasas de transmisión de datos. HSCSD
    mejora el rendimiento de canal para un máximo de
    14,4 kbps en los servidores de redes GSM que
    operan a 1800 MHz, mediante el uso de mecanismos
    mejorados de FEC. HSCSD también es compatible con
    la concatenación (vinculación) de intervalos de
    tiempo múltiples por marco en apoyo a altas
    velocidades. Como GSM proporciona conmutación de
    circuitos, en vez de conmutación de paquetes, la
    conectividad HSCSD es más adecuada para las
    aplicaciones orientadas a la conexión, tales como
    vídeo y multimedia.

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General Packet Radio Service (GPRS)
  • GPRS es un servicio de conmutación de paquetes
    que se aprovecha de las franjas de tiempo del GSM
    disponibles para comunicaciones de datos y es
    compatible con los protocolos X.25 y TCP/IP.
    GPRS, un componente importante en la evolución de
    GSM, permite altas velocidades en comunicaciones
    de móviles, y se considera más útil para
    aplicaciones de datos a ráfagas como la
    navegación por Internet móvil. Al reunir hasta
    ocho canales GSM, GPRS tiene una velocidad de
    transmisión teórica de 171,2 kbps, aunque
    realista se limita a 115,2 kbps y más típicamente
    entre 30-60 kbps. En la práctica, sin embargo,
    los operadores GSM del sistema es poco probable
    que permiten a un usuario único para acceder a
    ocho canales.

20
General Packet Radio Service (GPRS)
  • En particular, GPRS soporta comunicaciones
    simultáneas de voz y datos a través del mismo
    enlace inalámbrico, con la voz prevaleciendo
    siempre. GPRS define tres clases de equipos
    terminales
  • Clase A terminales de soporte simultáneo de
    conmutación de circuitos GSM de voz y servicio de
    SMS, así como el trafico de datos GPRS por
    conmutación de paquetes.
  • Clase B terminales que soportan conmutación de
    circuitos de voz y datos de conmutación de
    paquetes no simultaneo, cambiando automáticamente
    entre los dos.
  • Clase C terminales que soportan cualquiera de
    los circuitos de conmutación de voz y de servicio
    SMS o servicios de conmutación de paquetes, pero
    se debe cambiar manualmente desde una a la otra.

21
General Packet Radio Service (GPRS)
  • La tasa de bits es sensible al esquema de
    codificación en uso, de los cuales hay cuatro.
    CS-4 soporta una velocidad de bits de 20 Kbps por
    intervalo de tiempo, pero se puede usar cuando la
    estación móvil (MS) y la Estación Base (BS) están
    en la proximidad. A medida que la distancia
    aumenta entre la MS y BS, el esquema de
    codificación debe ser más robusto para compensar
    la atenuación y el MPI.
  • CS-4 20 kbps
  • CS-3 12 kbps
  • CS-2 14.4 kbps
  • CS-1 8 kbps

22
General Packet Radio Service (GPRS)
  • GPRS se puede ejecutar en el modo simétrico o
    asimétrico, con la velocidad en cualquier
    dirección sensible a la clase de servicio
    multislot seleccionado, de los cuales hay 12. La
    clase de servicio multislot determina el número
    de franjas de tiempo en cada sentido, con cada
    intervalo de tiempo soportando una tasa teórica
    de datos nominal de 20 Kbps (en realidad 21.4
    Kbps). La más simple es el servicio de clase 1,
    que soporta una ranura de tiempo en cada
    dirección. El más capaz es el servicio de la
    clase 12, que admite cuatro ranuras de tiempo en
    cada dirección. En términos generales, las clases
    de servicio más comunes son de naturaleza
    asimétrica, que se adapta a aplicaciones
    orientadas a datos en la web de la misma manera
    como lo hacen las tecnologías asimétricas de
    bucle local de ADSL, PON, y WiMAX.

23
Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE)
  • Basado en TDMA, EDGE soporta velocidades de
    transmisión de datos de hasta 473,6 Kbps en
    canales FDD de 200 kHz de ancho a través de una
    técnica de modulación mejorada. 8-Phase Shift
    Keying (8-PSK) consiste en ocho niveles de cambio
    de fase y, por tanto, compatible con tres bits
    por símbolo. EDGE soporta 124 canales FDD, cada
    uno de ellos admite ocho ranuras de tiempo o
    usuarios. EDGE es compatible con dos modos de
    funcionamiento
  • Enhanced Circuit-Switched Data (ECSD) Es una
    mejora en el protocolo de conmutación en
    circuitos nativos GSM. ECSD añade 8-PSK como una
    opción de modulación, aumentando así la
    eficiencia de transmisión de datos. Una conexión
    GMSK requiere cuatro ranuras de tiempo para
    apoyar un 57,6 kbps velocidad de datos, pero ECSD
    requiere sólo dos.

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Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE)
  • Enhanced GPRS (EGPRS) Es una transmisión de
    conmutación de paquetes que soportan tasas de
    datos de hasta 473.6 Kbps. EGPRS estima que la
    calidad del enlace con el fin de adaptar la
    modulación y el esquema de codificación (MCS).

25
Universal Mobile Telecommunications System (UMTS)
  • Es una tecnología 3G que es visto como una
    actualización lógica de GSM, aunque los dos no
    son compatibles. UMTS se ejecuta sobre una
    portadora de 5 MHz de ancho, en comparación con
    el portador 200 kHz usado para CDMA. Las
    especificaciones FDD de bajada funcionan en el
    rango de 2100 MHz y de subida en el rango de 1900
    MHz. Como es el caso de todos los verdaderos
    sistemas de 3G, en UMTS las especificaciones
    incluyen 128 kbps para las aplicaciones de alta
    movilidad, 384 kbps para peatones, y 2 Mbps para
    aplicaciones fijas.

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Universal Mobile Telecommunications System (UMTS)
  • Las redes UMTS actualmente están siendo mejoradas
    con High Speed Downlink Packet Access (HSDPA),
    que a veces se califica como una tecnología 3.5G.
    HSDPA promete aumentar las tasas teóricas de
    bajada a 14.4 Mbps, aunque las implementaciones
    actuales compatibles están el rango de 400-700
    kbps, con ráfagas de hasta 3,6 Mbps durante
    cortos períodos de tiempo usando una técnica de
    modulación adaptativa para estrangular las tasas
    de bits de subida y bajada tanto como lo permita
    el enlace.

27
Code Division Multiple Access 2000 (CDMA2000)
  • Es un sistema de 3G basado en las versiones
    anteriores de CDMA. Entre las versiones que mas
    se destacan, están
  • CDMA2000 1xRTT (One times Radio Transmission
    Technology, one times se refiere al estándar
    del ancho de banda), ofrece las capacidades de
    2.5G dentro de un único canal de 1,25 MHz,
    duplicando la capacidad de voz de los sistemas
    cdmaOne de 2G y ofrece una aceleración a los
    datos teórica de 153 kbps (su rendimiento está en
    el intervalo de 70-90 kbps) mediante el uso de
    modulación QPSK.

28
Code Division Multiple Access 2000 (CDMA2000)
  1. 3G 1xEV-DO (one carrier Evolution-Data Optimized)
    es un High-Data-Rate (HDR) que emplea la
    modulación 16-QPSK que nos da una velocidad de
    datos pico de 2.4 Mbps en la bajada y 153 kbps en
    la subida. 1xEV-DO soporta rendimiento total
    promedio de una carga completa en una celda de
    tres sectores de 4.1 Mbps en bajada y los 660
    kbps en la subida, con velocidades de datos
    asignados dinámicamente a cada usuario que
    proporcionan un desempeño óptimo en cualquier
    momento dado. 1xEV-DO puede funcionar en
    cualquier banda y pueden coexistir en cualquier
    tipo de red. CDMA2000 se ejecuta en un espectro
    entre los 800 MHz y 1.8-2.0 GHz.

29
Code Division Multiple Access 2000 (CDMA2000)
  1. GSM1x es una versión diseñada como una
    especificación de transición para los operadores
    GSM, incluyendo a los teléfonos de modo dual.
    También conocido como ES-2000-A, 3x es una mejora
    que utiliza tres operadores cdmaOne de ancho de
    banda total de 3,75 MHz. Este soporta velocidades
    de datos hasta 2 Mbps mediante la difusión de una
    señal a través de los tres operadores.

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Time Division Synchronous Code Division Multiple
Access (TD-SCDMA)
  • Es un estándar 3G que se está desarrollando en
    China. TD-CDMA se basa en CDMA pero utiliza TDMA,
    además de usar TDD en lugar de FDD. El uso de
    TDMA reduce el número de usuarios que compiten
    por cada ranura de tiempo, que tiene el efecto de
    reducir la complejidad técnica del sistema, pero
    a expensas de la gama de cobertura y la
    movilidad. Este enfoque proporciona flexibilidad
    adicional en la que las capacidades de los
    canales de subida y bajada se pueden administrar
    de forma independiente. TD-SCDMA se ejecuta en el
    2000 MHz (2GHz), con separación de canales
    nominal de 1,6 velocidades de datos MHz. Las
    velocidades de datos asíncronas son altamente
    flexibles, van desde 1.2 kbps hasta 2 Mbps en
    ambas direcciones.

31
Celular Multimodo
Está claro que hay una gran cantidad de
estándares celulares y que las compañías han
optado por todas ellas en diversas combinaciones.
Muchas, pero no todas, de las normas 2.5G y 3G
tienen sus raíces en las redes GSM y la red de
cualquier operador en concreto en un lugar
determinado generalmente soporta varias
combinaciones de 2G, 2.5G y 3G. La mayoría de
teléfonos celulares son capaces de acceder solo a
la red 2G, pero las nuevas generaciones son
típicamente multimodo y por tanto puede acceder a
generaciones más avanzadas.
32
Estándares Mencionados Brevemente
33
Terminal Equipment
  • Antiguamente los móviles tenían grandes tamaños y
    pocas funciones (solo las esenciales), ahora son
    mucho mas versátiles en cuanto a las labores que
    pueden hacer pero el tamaño da problemas.

34
Terminal Equipment
Las mejoras funcionales obtenidas se han
alcanzado gracias la evolución de las tecnologías
2.5G y 3G.
35
Terminal Equipment
  • Se Han Obtenido mejoras en
  • IM (Mejor vídeo y navegación)
  • SMS
  • MMS
  • Smart phones

36
Presente y Futuro
  • En 1994 se determino que
  • Que habian mas de 35 millones de suscriptores de
    celulares en mas de 150 ciudades a una tasa de
    crecimiento de mas del 30 por año.
  • Nokia predijo tener para el 2008 3 billones de
    suscriptores.
  • The Cellular Telecommunications Industry
    Association (CTIA) predijo al rededor de 60
    millones de usuarios hasta 30 junio de 1998 y
    207.9 millones de usuarios domésticos al 2005.

37
Presente y Futuro
  • La aparición de 2.5G, 3G y el devenir de 4G a
    través del incremento y mejora de transmisión de
    datos con redes como las Wi-Fi, WiMAXy 3G

38
Implicaciones Sociales
  • De cierta manera las sociedades se verán
    absorbidas por las tecnologías móviles
  • Aparición de restricciones para evitar cosas como
    el voyerismo.
  • Se usaran para ayudar la justicia.

39
Implicaciones Religiosas
  • Existe una fuerte oposición argumentada por la
    obscenidad que se maneja con cámaras y demás
    problemas éticos que puedan ser causados por los
    adminículos de los celulares.

40
Cuestiones de Seguridad
  • Muchos estudios se han hecho y desmentido a
    continuación, por ejemplo
  • En un estudio reciente conducido por Swedish
    National Institute for Working Life indica que el
    uso telefonos inhalambricos causa 240 de
    incremento en el riesgo de tumores cancerosos en
    la cabeza.

41
Packet Data Radio Networks
  • Mobitex ha sido desarrollada en conjunto por
    Ericsson y Swedish Telecom.
  • En Europa trabaja en una banda de 400450 MHz y
    en los Estados Unidos en los 800- y 900-MHz.
  • Mobitex tiene una separación de 12,5 kHz entre
    canales.
  • Teóricamente soporta velocidades de transmisión
    de datos de 8 kbps con modulación GMSK (Gaussian
    minimum shift keying).

42
Bibliografia
  • Telecomunications and Data comunications Handbook
  • Septiembre de 2007
  • Whiley

43
Muchas Gracias.
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