Dentro de la telefonía móvil, a menudo se confunden los teléfonos celulares y los teléfonos sin hilos o cordless. La diferencia es importante, ya que los primeros suponen una cobertura amplia a nivel nacional o internacional, mientras que los teléfonos cordless suponen una cobertura limitada a una oficina o vivienda. Los estándares fundamentales en estos dos sistemas de telefonía móvil son, por un lado, el DECT (Digital European Cordless Telecommunications) para teléfonos sin hilos y, por otro, GSM, sistema de telefonía digital móvil celular que ya hemos comentado.
El GSM tiene como principales ventajas con respecto a los sistemas analógicos la mejora de la calidad, la confidencialidad de la información y de la identidad de los usuarios, y la introducción de nuevos servicios, como los servicios de datos y el de mensajes alfanuméricos cortos que el usuario puede visualizar en su propio terminal, así como la posibilidad de enviar y recibir correo electrónico. Además, ofrece menos riesgos de interferencia radioeléctrica en las comunicaciones y una mayor segundad, tanto en los robos de tarjetas, mediante un código de seguridad requerido por el terminal cada vez que éste sea activado, el PIN (Personal Identification Number), como de terminales mediante un sistema de control de equipos robados. Además, también tiene otras facilidades adicionales, como el buzón de voz, desviaciones y restricciones de llamadas, etc. Pero, además, una de sus principales ventajas es ofrecer un roaming internacional, con lo que se unifica la telefonía móvil en Europa.
Este WebQuest ha sido diseñado para el curso de Comunicaciones Moviles de la Universidad Fermin Toro Nucleo Portuguesa, con la finalidad de presentar un proyecto sobre un sistema de comunicaciones móviles celulares que facilite la orientación de personas durante el tránsito por un sector que otorgue en la posición del usuario y en tiempo real, información variada del lugar de cobertura.
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Proyecto de una red celular con fines de asistencia al viajero:
Para darle un sentido práctico a estas palabras, llegas a la sala para iniciar la mesa de trabajo, te reúnes con tus compañeros para discutir la actividad... Sorpresa!!! Tu equipo ha sido contratado para planificar una red celular con fines de asistencia al viajero:
Un proyecto de sistemas de comunicaciones móviles celulares que facilite la orientación de personas durante el tránsito por un sector que otorgue en la posición del usuario y en tiempo real, información variada del lugar de cobertura, por ejemplo: datos del tráfico vehicular/peatonal para indicar la mejor
ruta, información económica, social, política, cultural del área y las opciones de esparcimiento disponibles para visitar. Tienen libertad de escoger el escenario de trabajo y el tipo información que el sistema entregará al usuario.
El estudio consiste sólo en graficar sobre el plano de la ciudad correspondiente, la mejor ubicación de las estaciones radio bases que se conectarán para formar una plataforma tecnológica que contribuya a alguna estrategia de asistencia al viajero que ustedes decidan tomar (... más fácil aun!!). Lo bueno es que el tema es de libre elección por parte del equipo porque el cliente (o sea la profesora) aún no decide con cuál fundar la plataforma de comunicaciones. Cada día de esta "semanita" incluirás un aporte en el foro correspondiente que demuestre las estrategias para resolver la situación planteada, con los siguiente:
Datos:
Relación de protección: C/I= dB
Ley de propagación: α = 4
Tecnología disponibles: CDMA, GSM, UMTS, LTE
Introducción:
Ya hace algún tiempo, la comunicación instantánea entre las personas donde y cuando sea es algo que se ha hecho indispensable, ya sea mediante telefonía móvil o acceso a Internet. Hoy en día también se ha introducido la necesidad de estar informado en todo momento, algo que es posible en gran parte gracias a la aparición la red de datos UMTS.
El requerimiento principal de una red en el concepto celular es encontrar una manera de que cada estación distribuida distinga la señal de su propio transmisor de la señal de otros transmisores.
El incremento en la capacidad de una red celular, comparando con una red con un solo transmisor, viene con el hecho de que la misma radiofrecuencia puede ser usada en un área diferente para una transmisión completamente diferente. Si hubiera un solo transmisor, solo una transmisión puede ser realizada en cualquier frecuencia dada. Desafortunadamente es inevitable cierto nivel de interferencia en la señal producida por las otras celdas que usan la misma frecuencia.
El factor de reutilización de frecuencia es que tan seguido se puede utilizar la misma frecuencia en una red. Esto es 1/n donde n es el número de celdas que no pueden utilizar una frecuencia para transmisión. En otras palabras, cada celda usa la misma frecuencia y los diferentes sistemas están separados por códigos en lugar de frecuencias.
El presente proyecto se ha desarrollado por un estudiante de la Universidad Fermin Toro dentro de su departamento técnico, en este se enmarca las actividades de ingeniería relacionadas con el diseño, implantación y mantenimiento de infraestructuras de redes de comunicaciones, tanto de redes de cable como de telefonía móvil y radio frecuencia.
Requsitos para el diseño de una red de celdas
Un requisito primordial del diseño es la consecución de la cobertura con una calidad que depende de la cualificación de la zona.
En la zona de cobertura primaria el objetivo debe ser una cobertura zonal del 90% o superior. En la zona secundaria el objetivo está comprendido entre el 70 y el 75%. Las perturbaciones que afectan a la cobertura son el ruido y la interferencia cocanal generalmente el diseño se basa en la relación C/N (portadora / ruido) para determinar el nivel de señal necesaria en recepción.
Los cálculos deben efectuarse para el enlace ascendente (móvil a base) y para el enlace descendente (base a móvil). Lo ideal es que las coberturas sean las mismas en los dos casos, pero en la práctica el enlace ascendente es más desfavorable y el alcance de la estación base suele ser mayor que el retro alcance desde el móvil.
Se pueden equilibrar los enlaces con disposiciones especiales en la estación base como es el uso de preamplificadores o utilizar diversidad en recepción, pero esto encarece la instalación, por lo que muchas veces se acepta la situación de que el móvil oiga a la estación base y para contestar deba desplazarse a una ubicación más adecuada.
Por otra parte es imposible asegurar un nivel de señal por encima de un valor umbral con una probabilidad del 100% en una determinada área, debido a las fluctuaciones de la potencia recibida. Para asegurar porcentajes cercanos al 100% sería necesario transmitir a unos niveles de potencia muy elevados. Las fluctuaciones debidas a los desvanecimientos lentos y rápidos provocan que el nivel de potencia de la señal pueda tener fluctuaciones aleatorias de hasta 40dB de atenuación sobre su nivel medio.
El alcance de una estación base es del orden de la distancia al horizonte radioeléctrico, que depende de la altura de la antena transmisora y la altura de la antena receptora. Al hablar de alcance es necesario distinguir entre alcance útil y alcance de interferencia de una estación.
Para una estación base, el alcance útil es un valor de distancia en Km tal que para cualquier distancia menor que el alcance útil, podemos asegurar que el nivel de señal está por encima del valor umbral.
El alcance de interferencia (Km) marca una distancia dentro de la cual no se puede situar otro transmisor cocanal, para proteger la zona de cobertura frente a la interferencia.
Estación móvil
Es la parte referida, como habréis adivinado, al teléfono móvil en sí. Aquí nos encontramos con lo siguiente:
- IMEI: La identidad internacional de equipo móvil (International Mobile Equipment Identity) es la identificación del dispositivo (el teléfono móvil como tal).
- Tarjeta SIM:Ésta no nos es desconocida, es la pequeña tarjeta que contiene el número IMSI (identidad internacional de abonado a móvil o International Mobile Suscriber Identity), que sirve para identificar al abonado de cara a la red.
Subsistema de estación base
Aquí tenemos dos elementos importantes: la estación base (BTS) y el controlador de estación base (BSC)
- BTS: La estación base contiene transceptores de radio, procesadores de señal y medidas de canal.
- BSC: Se encarga de controlar las estaciones base a su cargo y de establecer el canal de radio, de los saltos de frecuencia, traspaso dentro del controlador (pasa de una BTS a otra si existen problemas con la señal de un móvil tras las medidas de canal), la configuración de las estaciones, la supervisión del enlace radio y el control de potencia.
Subsistema de red y conmutación
- MSC: Es el centro de conmutación móvil (Mobile Switch Center), encargado del encaminamiento de las llamadas y de gestionar los abonados móviles (registro, autenticación, traspaso…) en colaboración con otras entidades de la propia red.
HLR: El Registro de Localización Base (Home Locating Register) es una base de datos relativos al abonado e información de localización. Hay un HLR por cada red GSM (puede implementarse distribuido).
VLR: El Registro de Localización del Visitante (Visitor Locating Register) es una base de datos de los abonados de la zona, aunque puede incluir varias áreas de localización. Y por norma general, MSC y VLR van juntos.
EIR: El Registro de Identidad del Equipo (Equipment Identity Register) es una base de datos de los equipos móviles, conteniendo los IMEI válidos e inválidos.
- AUC: El Centro de Autenticación (AUthentication Center) es una base de datos protegida. Contiene los números secretos para autenticación (que también está guardado en la tarjeta del teléfono), además de generar tripletas para cifrado.
El sistema GSM (Global System for Mobile communications) es el estándar de telefonía móvil más usado en el mundo y fue creado para poder comunicarse en toda Europa con telefonía móvil usando el mismo sistema. GSM, además, trabaja con un sistema de celdas (o células) que se dividen en cinco tipos:
- Macro celdas: Se pueden tomar como las celdas donde se instala la antena de la estación base en un mástil o en un edificio, por encima de la altura media de tejado.
- Micro celdas: La altura de las antenas está por debajo de la altura media de tejado y son las más usadas en áreas urbanas.
- Pico celdas: Pequeñas celdas con una cobertura de unas pocas docenas de metros, usadas normalmente en interiores.
- Femto celdas: Celdas diseñadas para uso residencial o en pequeños negocios.
- Celdas paraguas: Cubren regiones “en sombra” (donde no llega la señal) de las celdas más pequeñas y cubre los huecos de cobertura entre éstas.
Modelo de llamadas.
En el modelo de llamadas se generan tráficos de llamadas por cada usuario individual. El modelo es divido en dos partes: El modelo de Trafico de llamadas y modelo de Distribución de líneas.
Modelo de tráficos de llamadas. Aún cuando es muy poco lo conocido sobre las características de trafico de futuras redes de PCS, el modelo de tráficos de llamadas describe cuan frecuente los usuarios individuales realiza llamadas a otros usuarios y se traza la duración de cada llamada.
Modelo deDistribución de llamadas. El modelo de distribución de llamadas caracteriza como se genera cada llamada. Este es un modelo importante debido a sus efectos sobre la evaluación de performance, especialmente para esquemas con caching o replicación de data.