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“Configuración Básica y Avanzada de una
Central Telefónica Privada ERICSSON MD110”
El Trabajo de Grado “CONFIGURACIÓN BÁSICA Y AVANZADA DE UNA
CENTRAL TELEFÓNICA PRIVADA ERICSSON MD110”, presentado por Paul Polanco, en
cumplimiento parcial de los requisitos para optar al Título de Ingeniero en Electrónica y
Telecomunicaciones, fue aprobado por el siguiente jurado.
Ing. Federico Pérez
Profesor Asesor
Nota _____
Profesor Jurado
Nota_____
Profesor Jurado
Nota_____
i
TABLA DE CONTENIDOINTRODUCCION....................................................................................................................... ix
DEDICATORIA...........................................................................................................................xi
AGRADECIMIENTOS................................................................................................................xii
CAPITULO I: TECHTELC S.A.....................................................................................................13
1.1. ¿Quiénes Son?.........................................................................................................13
1.2. Recurso Humano......................................................................................................13
1.3. Experiencia...............................................................................................................13
1.4. Servicios...................................................................................................................14
1.5. Estructura Organizacional........................................................................................15
1.6. Cronograma de Actividades.....................................................................................16
CAPITULO II: INTRODUCCIÓN A REDES TELEFONICAS PRIVADAS...........................................17
2.1. Definición de Redes Telefónicas Privadas................................................................17
2.1.1. KSU (Key Service Unit) y KTS (Key Telephone System)......................................17
2.1.2. Hosted PBX (PBX Anfitrión) o Sistema Centrex.................................................18
2.1.3. PBX (Private Branch eXchange)........................................................................20
2.1.3.1. Analógicas.................................................................................................24
2.1.3.2. Digitales.....................................................................................................24
2.1.3.3. IPBX ó IPPBX (Internet Protocol PBX)........................................................24
2.1.4. Sistemas CTI (Computer Telephony Integration)..............................................26
2.1.5. Híbridas.............................................................................................................28
2.2. Antecedentes de las Redes Telefónicas...................................................................28
2.2.1. Públicas.............................................................................................................28
2.2.2. Privadas............................................................................................................29
2.2.2.1. KSU............................................................................................................29
ii
2.2.2.2. PBX............................................................................................................29
2.3. Comparaciones entre Sistemas Telefónicos Privados..............................................30
CAPITULO III: PRIVATE BRANCH EXCHANGE Y ESTACIONES TELEFÓNICAS.............................32
3.1. Estaciones Telefónicas.............................................................................................32
3.1.1. Estaciones Telefónicas......................................................................................32
3.1.2. Interconexiones................................................................................................33
3.1.3. Conmutadores..................................................................................................35
3.1.4. Plan de Numeración.........................................................................................36
3.2. Funciones de Estaciones Telefónicas.......................................................................39
3.3. Funciones de PBX.....................................................................................................39
3.4. Ventajas...................................................................................................................40
3.5. Desventajas..............................................................................................................40
3.6. Selección de PBX (Tamaño Según Necesidades)......................................................41
3.7. PBX Ericsson MD110................................................................................................41
3.7.1. Descripción.......................................................................................................41
3.7.2. Tarjetas de Expansión.......................................................................................42
3.7.3. Funcionalidades................................................................................................43
3.7.4. Modo de Programación (Service Assistant Manager).......................................43
3.7.4.1. ALEX (Active Library EXplorer)...................................................................44
3.7.4.2. WinFiol......................................................................................................45
CAPITULO IV: CONFIGURACIONES PARA PBX MD110 Y TELÉFONOS......................................48
4.1. Inicialización de PBX.................................................................................................48
4.1.1. Configuración Inicial.........................................................................................48
4.1.2. Entradas y Salidas.............................................................................................50
4.1.3. Visualización de Licencias Disponibles dentro del sistema PBX........................50
4.2. Configuraciones Básicas del PBX..............................................................................52
iii
4.2.1. Fecha y Hora.....................................................................................................52
4.2.2. Alarmas.............................................................................................................52
4.2.3. Inicialización de Tipo de Numero......................................................................52
4.2.4. Definición de Extensiones.................................................................................54
4.2.4.1. Analógicas.................................................................................................54
4.2.4.2. Digitales.....................................................................................................54
4.2.4.3. Voz sobre IP...............................................................................................55
4.2.5. Definición del Operador...................................................................................55
4.2.6. Creación de Nombre para extensiones.............................................................55
4.2.7. Definición de Cantidad de Números.................................................................56
4.2.8. Definición de Permisos para llamadas..............................................................56
4.2.8.1. Marcación a Celular...................................................................................56
4.2.8.2. Marcación Internacional............................................................................57
4.2.9. Definición de Grupos Internos.........................................................................58
4.2.10. Definición de Números Abreviados...............................................................59
4.2.11. Definición de Distribución de Llamadas........................................................60
4.2.12. Copia de Respaldo del Sistema.....................................................................60
4.2.13. Estatus del Sistema.......................................................................................62
4.3. Configuración de Extensiones Telefónicas Digitales................................................62
4.3.1. Información en Pantalla....................................................................................64
4.3.1.1. Teléfono en Estado Libre...........................................................................64
4.3.1.2. Teléfono con llamada Saliente..................................................................64
4.3.1.3. Teléfono con llamada entrante.................................................................65
4.3.2. Call Waiting (Llamada en Espera).....................................................................65
4.3.3. Follow Me (Sígueme)........................................................................................65
4.3.3.1. Interno.......................................................................................................65
iv
4.3.3.2. Externo......................................................................................................65
4.3.4. Don’t not Disturb (No Molestar).......................................................................66
4.3.5. Call Pick-Up (Recoger Llamada de Grupo)........................................................66
4.3.6. Llamar Último Número Externo........................................................................66
4.3.7. Transferir Llamadas..........................................................................................67
4.3.8. Multiconferencia..............................................................................................67
4.3.9. Llamadas a Larga Distancia Nacional e Internacional.......................................68
4.4. Configuraciones Avanzadas.....................................................................................69
4.4.1. Call Information Logging ó Registro de Llamadas (CIL)....................................69
4.4.2. Voice Mail ó Correo de Voz..............................................................................71
4.4.2.1. Ensamblaje del Equipo..............................................................................71
4.4.2.1.1. Requerimientos del Equipo...............................................................................72
4.4.2.2. Instalación de Software.............................................................................73
4.4.2.3. Configuración............................................................................................85
4.4.2.3.1. Dentro del sistema PBX.....................................................................................85
4.4.2.3.2. Dentro del Servidor de correo de voz...............................................................86
4.4.3. DISA Number (Direct Inwarding System Access)..............................................94
4.5. Prueba de Todas las Configuraciones......................................................................95
CAPITULO V............................................................................................................................ 96
Terminología.......................................................................................................................96
Conclusiones.....................................................................................................................100
Recomendaciones.............................................................................................................101
Bibliografía........................................................................................................................102
ANEXOS................................................................................................................................ 103
1. Comandos de Entrada y Salida (I/O)..........................................................................104
2. Fecha y Hora..............................................................................................................105
3. Alarmas......................................................................................................................106
v
4. Análisis de Números (NA)..........................................................................................107
5. Extensiones............................................................................................................... 109
5.1 Analógicas (EX)...................................................................................................109
5.2 Digitales (KS)...................................................................................................... 124
5.3 Voz sobre IP (IP).................................................................................................129
6. Operador de Tráfico..................................................................................................131
7. Nombre de extensiones............................................................................................133
8. Número Abreviado....................................................................................................134
9. Permisos para llamada (AU)......................................................................................135
10. Grupos Internos (GP).............................................................................................137
11. Distribución de Llamadas (PE)................................................................................138
12. Copia de Respaldo (DU).........................................................................................139
13. Estatus del Sistema (SU)........................................................................................140
14. Registro de Llamada (CIL).......................................................................................140
vi
TABLA DE CONTENIDOS DE IMÁGENES
Figura 1: Estructura Organizacional........................................................................................15
Figura 2: Cronograma de Actividades.....................................................................................16
Figura 3: Configuración Típica de un Key Telephone System.................................................18
Figura 4: Configuración Típica de un Sistema Centrex...........................................................19
Figura 5: Configuración Típica de un PBX...............................................................................21
Figura 6: Diagrama de Bloques de un Sistema PBX Típico......................................................23
Figura 7: Configuración Típica de un Sistema IPBX.................................................................25
Figura 8: Sistema Típico CTI....................................................................................................27
Figura 9: Diversos Tipos de Redes Telefónicas.......................................................................30
Figura 10: Teléfonos Analógicos y Digitales............................................................................32
Figura 11: Sistema de Cableado Típico...................................................................................34
Figura 12: Sistemas Conmutadores........................................................................................36
Figura 13: Mapa de Marcado.................................................................................................38
Figura 14: Llamada de marcación interna (DID).....................................................................39
Figura 15: Pantalla de Inicio de ALEX......................................................................................44
Figura 16: Ventana Principal de WinFiol.................................................................................45
Figura 17: Channel Window (Canal).......................................................................................46
Figura 18: Ventana de Propiedades de un Canal....................................................................46
Figura 19: Licencia de los puertos..........................................................................................51
Figura 20: Licencias del sistema.............................................................................................51
Figura 21: Teléfono Digital Ericsson Dialog 4222, con panel de teclas extras........................63
Figura 22: Diagrama de Bloques del Sistema PBX y el Sistema de Correo de Voz..................72
Figura 23: Pantalla de Instalación de Sistema Diavox.............................................................75
Figura 24: Pantalla de Instalacion de Dialogic Drivers............................................................78
Figura 25: Pantalla de Instalación del Voice System...............................................................81
Figura 26: Pantalla de Inicio de Diavox Server........................................................................85
Figura 27: Pantalla del Sistema de Integración Telefónico.....................................................87
Figura 28: Pantalla de Menú de Configuración "Off-line"......................................................87
Figura 29: Pantalla de Configuración "On-line"......................................................................89
Figura 30: Pantalla de Control del Sistema.............................................................................90
vii
Figura 31: Tamaño del Sistema y Tiempos.............................................................................90
Figura 32: Inicialización del Correo de Voz.............................................................................91
Figura 33: Configuración de Líneas.........................................................................................92
Figura 34: Parámetros del sistema telefónico........................................................................93
viii
INTRODUCCION
Desde que se conoce la cultura, la humanidad siempre ha buscado la manera de estar
comunicados unos con otros, los humanos se unían en aldeas primero que todo luego de
esto se usaban palomas mensajeras, cartas, en fin varios métodos que se utilizaron para
comunicarse a lo largo de todos los tiempos, hasta que nace el teléfono. El teléfono ha
sobrepasado todas las expectativas que se pudieron haber pensado en esos tiempos, sin
duda alguna uno de los avances más importantes a lo largo de la historia de la humanidad.
En nuestra época el teléfono más que tenernos comunicado con otras personas, se utiliza
mucho para fines empresariales. Pero para las empresas mantener conectada una oficina
directamente a la red telefónica pública es muy costoso, por ellos se han inventado
diferentes tipos de sistemas para mantener a toda los empleados de una empresa
comunicado y a un costo mucho menor. Los diferentes sistemas creados para esta
necesidad se puede destacar los KTS (Key Telephone System) que no es más que un sistema
típico multi línea que permite la comunicación en una oficina pequeña, los PBX arrendados,
en donde la compañía telefónica brinda un servicio similar al de una PBX para un oficina
pequeña o mediana y finalmente los PBX ó central telefónica privada, la cual se encarga de
interconectar los teléfonos de una oficina en una red para que se puedan comunicar entre sí
sin el menor inconveniente, de esta manera solo se necesita una línea que lo conecte a la
red telefónica pública de esta manera se reduce grandemente los costos y todas las
personas de la empresa estarán comunicadas entre sí sin costo adicional, además de todo
esto la PBX permite varias llamadas en su red interna simultáneamente. De esta manera
dependiendo del tamaño de la empresa una PBX puede ser conveniente o no ya que es un
equipo muy costoso y complicado de configurar, se recomienda su programación para un
personal experto.
Este proyecto se trata de configurar una PBX de marca Ericsson de tal manera que se pueda
aprovechar lo máximo de su funcionalidad, implementando de esta manera la mayor
cantidad opciones disponibles necesarias para la empresa. Durante las primeras semanas se
verá cómo funciona en sí y ver que características se le pudieren añadir, semanas
netamente de estudio, en las semanas posteriores (como se propone en el cronograma de
trabajo) se empezará a estudiar en si las funciones de la PBX, los comandos fundamentales
luego de ver todas las características que nos puede ofrecer se entra a la parte de
configuración, para entrar a la pantalla de configuración existen tres métodos que se
ix
explicarán más adelante, ya una vez adentro se aplicará todo lo aprendido en las semanas
anteriores finalizado todo este proceso de configuración se comprobará que dichas
configuraciones funcionen de maneras adecuada, en las siguientes semanas tras las
configuraciones se trabajará sobre otro equipo que vendrá siendo un aditamento que se
denomina correo de voz. El correo de voz permite almacenar mensajes de voz para cada
extensión si el usuario no está presente, está ocupado o simplemente no quiera contestar el
teléfono. Finalmente se tratara de ver si es posible alguna mejora a todo lo anterior hecho.
Paralelamente al proyecto de la PBX también se estará trabajando en el proyecto de
búsqueda de sitios para ubicación de antenas celulares a lo largo de Panamá y adicional a
esto una vez los sitios propuestos sean aprobados se procederá con el estudio del sitio a ver
si es conveniente o más bien cumple todas las condiciones para instalar una radio base de
comunicaciones en este sitio. De esta manera cumpliendo con todo lo dicho anteriormente
aspiro al título de Ingeniería en Electrónica y Telecomunicaciones, aprobando todos los
requisitos que pide la Universidad Tecnológica de Panamá para acreditarme como un
profesional capacitado para el mercado de la Electrónica y Telecomunicaciones en nuestro
país Panamá.
DEDICATORIA
Este documento lo dedico a todas las personas que quieran saber un poco más de las redes
de telefonía celular, espero que mi pequeño aporte en el tema le sirva a todas las futuras
x
generaciones, principalmente de la carrera de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones;
además a otras carreras afines que tengan que saber en algún momento algo sobre
centrales telefónicas privadas.
AGRADECIMIENTOS
Bueno antes de todo quisiera darle muchas gracias a Dios por acompañarme en todo
momento y darme las fuerzas necesarias cuando he estado desanimado, en segundo lugar a
mi familia a mis padres y hermanos que me han apoyado en todo momento (moral y
xi
económicamente), también agradezco mucho a mis compañeros que se transformaron en
amigos a lo largo de este camino (Glauco Parra, Andrés Rodríguez, Rolando Yearwood,
Adolfo Zelaya, Eduardo Amado, Jaime Beitia, Joshua Glaze, Juan Lui) y a mis amigos que no
estudiaron conmigo y siempre estuvieron preguntando por mi y como iba todo en la
Universidad, a mis profesores tanto como de la escuela secundaria (Dilsa Hassan, James
Hermes, José Medina , entre otros que por cuestiones de espacios no puedo mencionar
pero contribuyeron a mi desarrollo personal) como de la Universidad ( Federico Pérez,
Salvador Vargas, Héctor Montes, Rigoberto Muñoz y muchos otros mas) que con sus
conocimientos me brindaron me dan la herramienta necesaria para seguir desarrollando y
seguir adelante, a la empresa TECHTELC S.A. y todo su equipo de trabajo (Lic. Osmand
Charpentier, el cuerpo de ingenieros y técnicos, además todos los practicantes y el resto del
equipo de trabajo que no mencione pero son igual de importantes para mí) que me dieron
la oportunidad de hacer mi práctica profesional, por todo el conocimiento teórico practico
que me han brindado a lo largo de estos seis meses, a todas las personas que de una u otra
forma contribuyeron a mi desarrollo por todo este tiempo.
xii
CAPITULO I: TECHTELC S.A.
1.1.¿Quiénes Son?
TECHTELC S.A. se constituyó como empresa independiente de ingeniería y servicios, con
el propósito de colaborar con las administraciones públicas y empresa privada,
participando en el desarrollo económico y la modernización tecnológica de Panamá.
1.2.Recurso Humano
Cuenta con un equipo multidisciplinar experimentado y conformado principalmente por:
Ingenieros Eléctricos, Ingenieros Electrónicos, Ingenieros Electromecánicos e Ingenieros
en Telecomunicaciones; además de: asistentes administrativos, arquitectos, ingenieros
civiles y diseñadores dotados de medios tecnológicos avanzados. El equipo está
orientado a satisfacer las necesidades de los clientes, para brindar todos los servicios
que requieran sus proyectos empresariales u objetivos organizacionales, aplicando los
principios de más alta calidad del trabajo en el mercado nacional, y diseñando para cada
problema la solución más adecuada.
1.3.Experiencia
El equipo de trabajo interviene activamente en el mercado nacional donde ha
desarrollado durante 30 años actividades en todo el territorio panameño, habiendo
realizado numerosos trabajos de acuerdo al conocimiento de las particularidades de
cada sector y apoyados en todo momento por el soporte de una organización técnica de
primer nivel.
La ingeniería constituye el área de actividad principal de TECHTELC, treinta años
de experiencia avalan los trabajos de multi-ingeniería de nuestro equipo,
interrelacionados en los campos eléctrico, electrónico, electromecánico y de
comunicaciones. La implementación de las modernas tecnologías permite reforzar el
liderazgo combinando a la experiencia, calidad e innovación, con una clara vocación al
desarrollo de proyectos que resulten en un alto valor agregado.
Realizan trabajos especializados en torno a las siguientes áreas:
Sistemas de generación, transmisión, distribución y optimización de consumo de
energía eléctrica.
13
Protección contra contingencias ambientales (Rayos), Tropicalización (Corrosión,
Temperatura, Humedad), Sistemas de Tierra (Aislada y Conexión Directa).
Controles digitales y analógicos para operaciones y procesos. Instrumentos de
medición, verificación y monitoreo.
Maquinaria de procesamiento y fabricación. Transporte, equipo pesado,
montacargas, ascensores, motores híbridos y eléctricos.
Sistemas de comunicación digital y analógica. Telecomunicaciones (Telefonía Móvil),
radiocomunicaciones (radio a radio), repetidoras, microondas, antenas,
interferencias, fibra óptica.
Comunicación y navegación aérea y marítima (aviónica/”shipping”) y Radares.
Sistemas de audio y video en áreas cerradas (Salas, teatros, iglesias, gimnasios,
estudios). Radiodifusión “broadcasting”, equipos de producción, edición y
grabación.
1.4.Servicios
Los servicios que TECHTELC está en capacidad de prestar en las áreas de
actividad donde se desenvuelve abarcan desde los estudios previos, hasta la realización
de instalaciones “llave en mano”, comprendiendo entre otros los siguientes:
Asesoría y Consultoría.
Asistencia al Proceso de Compras.
Desarrollo Completo de Proyectos de Ingeniería.
Venta y Arrendamiento de Sistemas
Entre otros.
14
1.5.Estructura Organizacional
Figura 1: Estructura Organizacional
15
1.6.Cronograma de Actividades
Figura 2: Cronograma de Actividades
16
CAPITULO II: Sistemas Celulares y Planificación de las redes.
2.1. Técnicas de Acceso Múltiple
En un sistema de comunicaciones móviles los usuarios no se conectan directamente
con otro usuario, algo que a veces la distancia entre ellos haría imposible. La comunicación
se realiza a través de una estación base, que cubrirá las transmisiones de un área delimitada
celda. El conjunto de las estaciones del sistema componen una estructura celular, que hace
que a los sistemas de telefonía móvil se los llamen celulares. Existen varias técnicas para
permitir que los equipos de usuario y la estación base se comuniquen, compartiendo el
mismo medio. A estas técnicas se les llama técnicas de acceso múltiple.
Acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA). Esta técnica divide el espectro en frecuencia y cada usuario usa una portadora
diferente para comunicarse con la estación base durante todo el tiempo, esta
tecnología se utilizo durante la primera generación.
Acceso múltiple por división de tiempo (TDMA).Esta técnica divide cada portadora de frecuencia en diferentes ranuras de tiempo,
cada una de las cuales utiliza un usuario para acceder a la estación base, utilizada en
la segunda generación.
Acceso múltiple por división de código (CDMA).Esta técnica usa la misma portadora de frecuencia durante todo el tiempo y para
todos los usuarios. Estos codifican su señal mediante un código único, antes de
transmitirla, de forma que es posible discernir más tarde cada una de las señales por
separado, a pesar que comparten el mismo espectro en frecuencia. Esta técnica es la
que presenta mayor impulso para los sistemas de tercera generación.
17
Figure 3. Comparación de técnicas de acceso.
2.2 . Modulación Digital
Las Técnicas de modulación digital son otra parte, y muy importante, para la
determinación de las capacidades de los diferentes sistemas celulares, al hecho de poner
datos binarios sobre una portadora de RF se lo llama modulación digital.
2.2.1. FSK
Transmisión por Desplazamiento de Frecuencia (Frequency Shift Keying – FSK), es una
forma de modulación digital de bajo rendimiento. El FSK binario es una forma de
modulación angular de amplitud constante, similar a la modulación en frecuencia
convencional FM, excepto que la señal modulante es un flujo de pulsos binarios que varía
18
entre 2 niveles de tensión discreto, en lugar de una forma de onda analógica que cambia de
manera continua. Puede ser:
Coherente: Donde no ocurre variación de fase de la portadora para dígitos del mismo valor.
No Coherente: Donde puede ocurrir variación de fase de la portadora para dígitos del mismo valor.
Con el FSK binario, la frecuencia central o de portadora se desplaza, por los datos
de la entrada binaria. En consecuencia, conforme cambia la señal de entrada binaria de
0 lógico a 1 lógico, y viceversa, la salida del FSK se desplaza entre dos frecuencias, una
frecuencia de marca 1 lógico y una frecuencia de espacio 0 lógico.
Figure 4. Modulación FSK
19
2.2.2. PSK
Modulación digital de fase ( Phase Shift Keying – PSK): Consiste en varia la fase de la
sinusoide de acuerdo a los datos. Cosiste en un procedimiento de la onda portadora en
función de un bit de dato (0,1). Un bit 0 corresponde a la fase 0, en cuanto al bit 1
corresponde a la fase 180, por lo tanto este ángulo está asociado con un dato al ser
transmitido y con una técnica de codificación usada para representar un bit.
Figure 5. Modulación PSK
2.2.3 Modulación QPSK
Desplazamiento de fase en cuadratura (Quaternary PSK – QPSK): cada
elemento de la señal transmitida representa más de un bit. En esta forma la fase
varía 90 grados, generado 4 fases. El siguiente grupo de ecuaciones muestra el
cambio de fase para cada conjunto de bits, como podemos observar cada cambio de
fase representa dos bits, con lo cual se puede transmitir el doble de información que
en esquemas con representación de un solo bit.
20
Portadora SímboloY(t)=Acos(2πfct +45) 11Y(t)=Acos(2πfct +135) 10Y(t)=Acos(2πfct +225) 00Y(t)=Acos(2πfct +315) 01
Figure 1. Diagrama I/Q, para modulación QPSK
2.2.4 Modulación 8PSK
La modulación 8PSK es un método lineal en el cual tres bits consecutivos se
relacionan con un símbolo en el plano I/Q. En este caso la fase se da cada 45 grados. Esta
variante se utiliza en la modulación de datos de EDGE. La modulación 8PSK provee de una
mayor velocidad de transferencia de datos, al llevar 3 bits por cada símbolo.
21
Figure 2. Diagrama I/Q. para la modulación 8PSK.
2.2.5 Modulación GMSK
El tipo de modulación usado en GSM es GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying-
Modulación por desplazamiento gausiano mínimo), que es un tipo de modulación de fase.
Esto puede ser visualizado en un diagrama I/Q que muestra los componentes, real (I) e
imaginario (Q) de la señal transmitida. La transmisión de un bit, cero o uno, se representa
por el cambio de fase por incrementos de +/- p. Cada símbolo que se transmite representa
un bit, es decir, cada cambio en la fase representa un bit. El método de modulación GMSK
es utilizado en la técnica de acceso TDMA. Este método facilita el uso de un ancho de banda
relativamente estrecho. La señal vocal digitalizada se codifica con 2 códigos correctores de
error a una velocidad de transmisión de 22.8 Kbps y ha sido diseñado para que sea
compatible con la red digital de servicios integrados (RDSI).
22
Figure 3. Diagrama I/Q GMSK
23
2.3. EL SISTEMA CELULAR
La estructura de la red se basa en la conexión de los terminales móviles al sistema a
través de una serie de estaciones base repartidas por un área geográfica, que dependen de
un sistema de conmutación, que permite la interconexión entre estaciones bases y la
conexión del sistema a la red pública. La estación base, controla la conexión vía radio de los
terminales móviles, y permite tener permanentemente localizados a los abonados dentro de
la red celular. La central de conmutación de móviles, realiza la conexión entre los distintos
abonados o entre estos y la red telefónica fija. Las principales características de un sistema
celular son:
Gran capacidad de usuarios
Utilización eficiente del espectro
Amplia cobertura
El enlace entre el terminal y la red se debe mantener cuando este pasa de una célula
a otra (handover), y cuando la red identifica la posición del móvil, realizando su seguimiento
(roaming).
Un sistema celular divide la zona a la que se quiere dar servicio en áreas más
pequeñas o células, normalmente de forma teórica hexagonales, cada una de las cuales son
atendida por una estación de radio, que restringe su zona de cobertura a la misma; las
células se agrupan en grupos llamados clusters, los cuales varían de tamaño (números de
células) de acuerdo a los planes de reuso de frecuencia. El número de canales de radio
disponibles se distribuye en este grupo de de células, de manera que esta distribución se
repite en toda la zona de cobertura. Así el espectro de frecuencias puede volver a ser
reutilizado eficientemente en todas las células, siempre teniendo cuidado de evitar las
interferencias entre células próximas.
24
2.3.1 Elementos Principales de la Red Celular
Los elementos de una red celular básica se pueden representar por el centro de
conmutación electrónica (MSC). Lleva a cabo el control y administración centralizado del
sistema celular (cerebro del sistema celular). Las estaciones base o radio-bases son las
encargadas de la comunicación con los móviles y a las unidades móviles y portátiles.
Al corazón del sistema de radio celular se le conoce como Mobile Switching Center
(Centro de Conmutación Móvil- MSC). De manera general, las principales funciones del MSC
son:
Proporcionar la conexión entre la PSTN (Public Switching Telephone Network- Red de Telefonía de Conmutación Publica) y las radios bases celulares por medio de troncales (T1/E1).
Facilitar la conexión móvil a móvil, móvil a PSTN, PSTN a móvil y MSC a redes PSTN.
Administrar, controlar y monitorear las distintas actividades relacionadas con el procesamiento de llamadas.
Llevar un registro detallado de cada llamada realizada, para efectos de facturación.
Las estaciones base o radio-bases son localizadas de manera adecuada en distintos
puntos dentro del área de servicio y son el corazón de cada célula. La estación base incluye
el equipo necesario, torres, antenas, transmisor, receptor, computadoras.
El área de cobertura de un radio-base (tamaño de célula) puede variar desde menos
de 1 kilometro a algunas decenas de kilómetros, esto depende del ambiente de propagación
(urbano, rural, semi-urbano, urbano-denso) y de la densidad de tráfico. Por ejemplo, en un
ambiente urbano-denso el radio de la célula podría variar desde menos de 1 Km hasta
menos de 5 Km.
A las unidades móviles y portátiles generalmente se las conoce como unidades de
suscriptor, o unidades de abonado o simplemente unidades móviles. Un suscriptor o
abonado es un cliente que se suscribe a un servicio de telefonía terrestre y/o a un servicio
de telefonía móvil.
25
Figure 4. Elementos de una red celular.
2.3.2. Móviles
Constan de un transceptor de radio, la unidad lógica y de control y la antena. La
unidad de control incluye: teclado, pantalla, altavoz y micrófono.
2.3.3. Estación Base
Provee la interfaz entre el MSC y las unidades móviles. Contiene una unidad de
control, gabinetes de radio, una planta de alimentación y terminales de datos. Es un control
central para todos los usuarios de la célula. Se compone de: un transceptor de radio, un
amplificador de potencia, la unidad de control y la antena.
26
Figure 6. Estación Base.
2.3.4. MSC
El MSC es un producto de conmutación digital para telefonía celular. Tiene diferente
denominaciones tales como Digital Multiplex Switch- Mobile Telephone Exchange (DMS-
MTX), Mobile Switching Office (MTSO).
Las funciones que proporcionan son:
Administra y controla el equipo y las conexiones de las estaciones bases.
Soporta varias técnicas de acceso múltiple como: AMPS, TDMA, CDMA y CDPD.
Proporciona la interfaz con la PSTN.
Proporciona y administra el registro de ubicación de usuario locales o Home Location Register (HLR).
Soporta interconectividad entre sistemas.
27
Soporta funciones de procesamiento de llamadas.
Proporciona la medición y monitoreo de operaciones, así como facturación.
28
Figure 7. MSC.
Figure 8. MSC.
2.3.5. Célula
La célula es el área de cobertura de una estación base, generalmente representada
de forma hexagonal. La zona a la que se quiere dar servicio se divide en células.
Una célula es un área geográfica cubierta por señales de RF.
La fuente de radiofrecuencia (RF) está localizada en el centro de la célula.
La forma y tamaño de la célula dependen de muchos parámetros:
1. Potencia de transmisión (ERP)
2. Ganancia y patrón de la antena.
3. Ambiente de propagación.
Para la determinación de los límites reales de una célula utilizamos el nivel de
recepción de la señal (Receive Signal Level- RSL). El cual se ha establecido en el borde de la
célula con una potencia de -90 dbm. Por lo tanto una célula es prácticamente irregular. Y
cada estación base tiene diferente potencia de transmisión.
La potencia de la señal es inversamente proporcional a la distancia entre el móvil y la
estación base. Cuando el móvil ha llegado a un límite máximo de pérdidas se encuentra en
los límites de la célula.
29Figure 9. Área de cobertura teórica de una celda celular.
2.3.6. Célula Práctica y Analítica
Las células son irregulares en la práctica, pero para una mejor planeación se utilizan
las células teóricas. La célula práctica es irregular y la fuerza de la señal es idéntica en el
borde de la célula, tiene un RSL igual en todo el perímetro de la célula, además la forma
adoptada para representarla es hexagonal. Esta forma se ha escogido dado que es la mejor
aproximación a la forma circular.
La distancia entre dos células hexagonales está dada por:
30
Figure 10. Gráficos de una célula teórica y práctica.
Figure 11. Grafico de la ecuación anterior.
Dos células hexagonales adyacentes son equivalentes a dos círculos solapados. En
esta región es donde se realiza el handover.
2.3.7. Área de Cobertura
La cobertura de la célula depende principalmente de dos tipos de parámetros:
Definidos por el Usuario. Potencia de transmisión, altura de las antenas, ganancia de las antenas, ubicación de las antenas y direccionalidad.
No Definidos por el Usuario. Ambiente de propagación, colinas, túneles, vegetación, edificios y/o construcciones.
Ambos parámetros influyen enormemente sobre la cobertura de RF, sin embargo, los
no definidos por el usuario son difíciles de predecir y varían de acuerdo al lugar. Debido a
estos parámetros es que las células en la práctica son muy irregulares en su cobertura.
Debido a estas dificultades se han desarrollado varios modelos para predecir la propagación
de RF tomando en cuenta los dos tipos de parámetros (sobre todo los no definidos por el
usuario). Estos modelos son probabilísticos y estadísticos. Los más utilizados son:
Okumura – Hata. Para ambientes urbanos, suburbanos y espacio abierto.
Walfish – Ikegami. Para ambientes urbanos y urbanos densos.
31
Figure 12. Área de cobertura de una célula practica.
La mayoría de las herramientas comerciales de predicción basadas en software, se
basan en estos dos modelos, Okumura – Hata y Walfish – Ikegami. Estos modelos de
predicción tienen fuertes fundamentos teóricos, pero también se basan en una gran
cantidad de datos experimentales (muestras) y en análisis estadísticos. Esto nos permite
calcular el nivel de potencia recibida en un medio de propagación dado.
2.3.8. Planes de Reuso de Frecuencia (Clusters)
Las estructuras o modelos que permiten de forma ininterrumpida la cobertura de una
determinada área, son configuraciones a modo de panal de abejas basadas en 4; 7; 12 ó 21
células, siendo la de 7 la más común. El número total de canales por célula esta
directamente unido a la capacidad de manejo de tráfico y depende del número total de
canales disponibles y del tipo de plan, según la fórmula:
Cuantas más pequeñas sean las células, mayor serán el número de operaciones
intracelulares del sistema, al poder asignar conjuntos de frecuencias diferentes para áreas o
células distintas.
32
Figure 13. Plan de reuso de 7 Células.
Figure 15. Reuso de frecuencias en GSM.
2.3.9. Tamaños de las Celdas
Otra situación que también influye en el tamaño de las células y que tiene una
relación directa con la organización de los clusters, es la cantidad de tráfico, debido a esto,
es que se deben hacer más pequeñas para aumentar el número e incrementar el reuso de
frecuencias. Existen diversos tamaños, que pueden cubrir desde áreas mayores a 35 Km
hasta menores a 50 m. Una célula se define por:
Tamaño físico
Tamaño de la población
Patrones de tráfico de la zona urbana.
El tamaño de las células no es fijo, y para poder trabajar con un área de cobertura,
debemos dividirla y estructurarla. Es por esta situación que se utilizan las células
hexagonales y los diferentes tamaños de estas:
Mega células. Se puede ver, que dependiendo del tráfico es una zona determinada, es posible ampliar o reducir la cobertura celular, existen diferentes tamaños de células ya establecidas. Cada una de ellas con un radio celular especifico. Las megas células son las de más amplia área de cobertura, soportan un radio mayor a los 35 Km. Estas células se han establecido en ambientes de muy poco tráfico o de tráfico ocasional. Las podemos encontrar en ambientes
33
rurales o en cobertura de carreteras, con estas es posible cubrir una gran cantidad extensión de tierra con una sola radio base.
Macro células. Se encuentran en el rango de 1 a 35 Km. Estas células están diseñadas y varían su tamaño con respecto al tráfico de la región. Se han establecido en ambientes urbanos poco densos, así como en ambientes rurales con buena cantidad de tráfico. Estas células proveen servicios en ambientes urbanos intensos estos dos tipos de células no son suficientes.
Micro células. Son establecidos como la siguiente jerarquía de tamaño, este puede variar a menos de 1 Km. Pueden soportar ambientes urbanos intensos indoor/outdoor. Está claro que para poder proveer estos tamaños, es necesario un exhaustivo estudio probabilístico y estadístico, así como una buena planificación del sistema celular, a fin de lograr un buen reuso de frecuencia.
Pico células. Están diseñadas para ambientes urbanos intensos y ambientes indoor, llegan a medidas de menos de 50 m.
34
Figure 16. Diferentes tipos de cobertura celular.
2.3.10. Sectorización de Células
La sectorización de células es otra estrategia para mejorar el reuso de frecuencias en
ambientes con tráfico muy denso. Consiste en dividir la célula en sectores. Cada sector de la
célula es provisto de señales por una antena direccional, la cual cubre un determinado
rango de grados, según la sectorización.
Las características que se consideran para estas células son:
Front-To-Back (del frente hacia atrás) proporción de las antenas.
Tres antenas en el sitio de célula
Las antenas son direccionadas
Cada antena cubre un sector de 120 ̊�
Para plan N=7 se asigna un grupo de canales de voz y un canal de control por sector.
La sectorización más utilizada es la de 120 . ̊�
La sectorización de 60 es otro tipo, se realiza dividiendo la célula en seis sectores. ̊�
Esta sectorización tiene más capacidad que una planeación de 120 , pero también mayor ̊�
número de operaciones intracelulares.
35
Figure 17. Sectorización en 120°
2.3.11. Handover
El handover o handoff es el proceso por el cual dos radios bases intercambian la
prestación de servicios a un usuario. Esto se da cuando durante la llamada la unidad móvil
se mueve fuera del área de cobertura y la recepción se hace débil, la célula pide un
handover. El sistema conmuta la llamada a un nuevo canal en una nueva célula o sector sin
interrumpir la misma o alertar al usuario. La llamada continua tanto como el usuario lo
desee. Este proceso tiene que ser transparente.
A mayor tamaño de las células (menor trafico), menor es la cantidad de entregas
handover y viceversa, a menor tamaño de células (mayor tráfico), mayor es la cantidad de
entregas handover. El handover se puede dar a diferentes niveles, desde un sector a otro de
una célula sectorizada, entre células de un mismo cluster, entre células de distintos clusters
o incluso entre sistemas diferentes. El handover se realiza por:
Cambio de célula.
Balanceo de carga.
Mantenimiento (dentro de una misma célula sectorizada).
36
Figure 18. Handover.
2.4. Interferencias y capacidad del sistema
La capacidad del canal es la disponibilidad del sistema para ofrecer canales libres a
sus abonados. Dicha capacidad está determinada por la ingeniería del tráfico. El objetivo de
la ingeniería de trafico es proveer al sistema con circuitos de comunicación (proporcionar
canales full-duplex) en un área de servicio dada, tomando en cuenta el número de abonados
y el grado de servicio QoS (Quality of Service-Calidad de servicio).
El QoS se definió como la probabilidad de bloqueo de llamada y quedo en términos
de la cantidad de llamadas que serán bloqueadas (no podrán realizadas) durante la hora
pico, debido a una falta de canales.
Otro parámetro de diseño es el tiempo promedio de duración de una llamada ACHT
(Average Holding Time – Tiempo promedio de duración de llamada). ACHT es el tiempo
promedio que se espera que dure la llamada de cada abonado activo durante la hora pico.
ACHT varía dependiendo del tipo de usuario (ejecutivo, hombre de negocios, personal, etc.).
2.4.1. Interferencia Co-canal
Un causante de interferencia co-canal es cuando se está utilizando la misma
frecuencia portadora, que la unidad móvil de interés. Este tipo de interferencia ocurre como
resultado del múltiple uso de la misma frecuencia (reuso de frecuencia). Cuando dos células
que utilizan la misma frecuencia se encuentran demasiado cerca, se da esta interferencia. Y
los móviles atendidos pueden escuchar a las dos estaciones base. Esto limita la capacidad
del canal.
Una BS que irradia en todas las direcciones, OMNI direccional, se representa por una
razón portadora-interferencia de la siguiente manera:
]
Donde:
C= frecuencia portadora (Channel)
37
I= interferencia
J= cantidad de causantes de interferencia co-canal
Ø= Constante de propagación.
D= distancia de reuso de la frecuencia.
R= radio mayor de la célula.
2.4.2. Interferencia de Canal Adyacente
La interferencia de canal adyacente se da en una misma célula. Al tener asignado un
grupo de canales a cada célula, estos canales están separados 30 KHz ó 200 KHz,
dependiendo del sistema.
Cuando se transmite en canales adyacentes las componentes más altas y más bajas de
la información, se mezclan con las de los canales adyacentes, esto provoca interferencia en
el canal. Estas interferencias afectan en la recepción de ruido sobre el canal de transmisión
(Uplink- Subida o Downlink- Bajada), provocando la deformación de los datos. Para reducir
esto se controla la potencia de los canales, a fin de mejorar la recepción de la información.
2.5. Canales en redes celulares
Los canales de un sistema celular son los medios por los cuales se transmite la
información entre radio base y unidad móvil, también controlan la forma en que esta
información es enviada, la información de control y señalización necesarias para establecer
una conversación estable. Aunque existen diferentes maneras de clasificarlos, podemos
definirlos en dos grandes grupos: canales físicos y canales lógicos.
2.5.1. Canales Físicos
El canal físico está caracterizado por una técnica de modulación, pro un nivel de
potencia y por una o varias de las siguientes características: ranura de tiempo, código,
frecuencia, o área geográfica, según la técnica de acceso múltiple utilizada. Estos canales
son los que sirven de enlace en la capa física, en síntesis se tratan de los canales de radio.
38
2.5.2 Canales Lógicos
Los canales lógicos pueden ser usados para enlazar la capa física con la de datos
dentro de las capas de la red GSM. Estos canales lógicos transmiten eficientemente los
datos de usuario, aparte de proporcionar el control de la red en cada ARFCN (Absolute
Radio Frequency Channel Number – Números de Canales de Radiofrecuencia Absolutos).
GSM proporcionan asignaciones explicitas de los slots de tiempo de las tramas para los
diferentes canales lógicos.
Los canales lógicos se pueden separar principalmente en dos categorías:
Los canales de Trafico (TCHs- Traffic Channels).
Los canales de Control.
2.5.3. Canales de Control
Dentro del modelo OSI, la capa física se relaciona con la de enlace mediante una
serie de canales lógicos, que se dividen en calanes de voz y datos, conocidos con el nombre
de canales de tráfico (TCHs), y canales de control o señalización (CCH). Los canales de voz y
datos pueden transmitir en dos modos: full (TCH/F – Canales de Trafico Completos) a
22.8Kbps, y half (TCH/H – Canales de trafico medios) a 11.4Kbps. Un canal físico transmite
un canal en modo full o en modo half.
Los canales de control llevan comandos de señalización y control éntrela estación
base y la móvil. Se define ciertos tipos de canales de control exclusivos para el uplink o para
el downlink.
Los canales de control pueden transportar datos de sincronización o de señalización.
Se distinguen cuatro clases:
Broadcast Control Channel (Canal de control de retransmisión – BCCH).
Common Control Channel (Canal de control Común- CCCH).
Stand-alone Dedicated Control Channel (Canal de control dedicado único – SDCCH).
39
Associated Control Channel (Canal de Control Asociado – ACCH).
2.5.4. Canales de Tráfico
Los TCHs llevan voz codificada digitalmente o datos y tienen funciones idénticas y
formatos tanto para el downlink como para el uplink. Hay seis clases diferentes de TCHs. Los
canales de tráfico en GSM pueden ser de Velocidad Completa (Full-Rate) o de Velocidad
Mitad (Half-Rate), y pueden llevar voz digitalizada o datos de usuario. Cuando transmitimos
a velocidad completa, los datos están contenidos en un ST por trama. Cuando transmitimos
a velocidad media, los datos de usuario se transportan en el mismo slot de tiempo, pero se
envían en tramas alternativas. En UMTS se establecen 3 tipos de canales: físicos, lógicos y de
transporte.
2.6. GSM. Planificación de Frecuencias
Como el espectro de radio es un recurso limitado para todos los usuarios. Se hizo
necesario un método para dividir el ancho de banda disponible para soportar el mayor
número de usuarios posible. El método escogido por GSM es una combinación de TDMA y
FDMA. La parte correspondiente a FDMA comprende la división en frecuencias de los 25
MHz de ancho de banda en 125 frecuencias portadoras espaciadas 200 KHz cada una. Estas
portadoras son divididas en el tiempo usando el esquema TDMA.
La unidad fundamental de tiempo para TDMA se le llama Time slot (Ranura de
Tiempo) o periodo de burst. Se agrupan 8 time slot en cada trama TDMA, la cual es la
unidad básica en la definición de los canales lógicos.
Los modelos de propagación que se utilizan para GSM son el Okumura – Hata y
Walfish – Ikegami para ambientes outdoor, para ambientes indoor se decidió utilizar el Soft
Partition and Concrete Wall Attenuation Factor Model (Modelo del factor de atenuación en
paredes de concreto y particiones suaves).
40
2.6.1. Frecuencias
GSM utiliza dos bandas de 25 MHz para transmitir y para recibir (FDD). La banda de
890-915 MHz se usa para las transmisiones desde la MS hasta el BTS (UL Uplink) y la banda
de 935-960 MHz para las transmisiones entre el BTS y la MS (DL Downlink). GSM utiliza FDD
y una combinación de TDMA y FDMA para proporcionar a las estaciones base y a los
usuarios un acceso múltiple. Las bandas de frecuencias superiores e inferiores se dividen en
canales de 200 KHz llamados ARFCN (Absolute Radio Frequency Channel Number – Números
de canales de radiofrecuencias absolutos). El ARFCN denota un par de canales uplink y
downlink separados por 45 MHz y cada canal es compartido en el tiempo por hasta 8
usuarios. La combinación de un numero de time slot y un ARFCN constituyen un canal físico
tanto para el uplink como para el downlink.
2.6.2. Numeración de los Canales y Frecuencias
Los canales de transmisión están representados por una frecuencia portadora, cada
una llamada ARFCN. GSM cuenta con 524 portadoras si se consideran los sistemas Básico,
Extendido y DCS-1800.
2.6.3. GSM Básico
El GSM básico se refiere a los sistemas 2G que inicialmente se instalaron en el
continente europeo. Este sistema usa dos bandas de frecuencias de 25 MHz en el rango de
los 900 MHz 890-915 MHz para el uplink y 935-960 MHz para el downlink. Cada una de las
bandas de frecuencias superiores e inferiores se divide en canales de 200 KHz. El ARFCN
denota un par de canales uplink y downlink separados por 45 MHz Cada banda se divide en
125 canales. Estos canales están numerados del 0 al 124. El canal 0 es usado como banda de
guarda entre GSM y otros sistemas o servicios e menores frecuencias. Para encontrar la
frecuencia de un ARFCN se utilizan las siguientes formulas:
41
Donde:
n= ARFCN, 1 ≤ n ≤ 124.
Ful= Frequency uplink
Fdl= Frequency downlink
Cualquier frecuencia en estos rangos puede ser asignada a los MS por los BS. Esto también
depende del factor de reuso utilizado.
2.6.4. GSM Extendido
Después que el sistema GSM básico fuera establecido, se agregaron 10 MHz más de
ancho de banda. Para cada uno de los dos rangos de frecuencias se agrego a los límites de
cada banda, extendiendo el rango de frecuencias otros 50 canales. Ahora, el canal más bajo
número 974 (880 MHz), sirve para la banda de guarda. Las formulas que se utilizan son:
Donde n= ARFCN, 1 ≤ n ≤ 124
Donde n= ARFCN, 975≤ n ≤ 1023
2.6.5. UMTS. Plan de Frecuencias
Los modelos de propagación que se han planteado para la tercera generación no son
los mismos que se utilizaron durante la 2G, aunque se puede decir que están basados en
estos, y es que el hecho de usar un ancho de banda mucho más grande afecta en otros
parámetros que se deben considerar. El IMT-2000 establece 3 modelos para los sistemas
3G:
El modelo para ambientes indoor y de oficina, las picocelulas
El modelo para ambientes outdoor to indoor y de tránsito peatonal, las microcélulas.
42
El modelo para ambiente vehicular, las macrocélulas.
2.6.6. Frecuencias y Canales de Transmisión
El IMT-2000 especifico el espectro de frecuencias para lo que sería la nueva 3G de
comunicaciones inalámbricas que se localizaría en la banda de los 2GHz.
Dentro de UMTS se pueden diferenciar dos tipos de servicio, el terrestre que está
conformado por la Red de Acceso para UMTS (UTRA – UMTS Terrestrial Radio Access –
Acceso de Radio Terrestre UMTS) y el servicio satelital. Dentro de UTRA se distinguen dos
modos de transmisión, FDD para ambientes outdoor y móviles, y TDD, para ambientes
indoor y estacionarios.
2.6.7. Servicio Terrestre
Para el acceso radio terrestre del UMTS (UTRA) se han definido dos modos
diferentes: UTRA FDD y UTRA TDD
La posibilidad de trabajar en FDD y en TDD permite un uso más eficiente del espectro
disponible.
Figure 19. Bandas de frecuencias para UTRA-FDD.
43
Figure 20.Bandas de frecuencias para UTRA-TDD.
44
CAPITULO III: GSM Interfaz Aérea
3.1. Arquitectura de la red celular
La demanda por parte de los usuarios de comunicaciones móviles que les permite a
estos moverse de edificios, ciudades o países, ha llevado al desarrollo de extensas redes de
comunicaciones móviles.
El sistema de telefonía celular es el responsable de proporcionar cobertura a través
de un territorio particular, llamado región de cobertura o mercado. La interconexión de
muchos de estos sistemas define una red inalámbrica capaz de proporcionar servicios a los
usuarios móviles a través de un país o continente.
3.2. Arquitectura Interna de GSM
Dentro de la organización interna de GSM, podríamos identificar los siguientes
subsistemas: la estación móvil (Mobile station, MS), el subsistema de la estación base (Base
station subsystem, BSS), el subsistema de red de conmutación (Network switching
subsystem, NSS), y por último, el centro de operaciones y mantenimiento (operation and
service subsystem, OSS). La BSS y la NSS forman la parte operacional del sistema, mientras
que el OSS proporciona los medios para que el operador los controle.
45
Figure 21. Arquitectura del sistema GSM.
3.3. Subsistemas en GSM
La arquitectura de un sistema GSM se divide en 4 subsistemas:
Estación Móvil (MS).
Subsistema de estaciones Base (BSS).
Subsistema de red (NSS).
Subsistema de operaciones y mantenimiento (OSS).
El BSS provee y maneja la transmisión entre los MS y el NSS. El NSS tiene la
responsabilidad de manejar las comunicaciones y conectar al MS hacia las diferentes redes o
con otro MS. El OSS provee los servicios de control y de manejo del sistema GSM. La
interacción entre los subsistemas puede ser agrupada en dos partes principales:
Operacional. Las redes externas entre el NSS, el BSS y el MS.
Control. OSS de y hacia el servicio proveedor.
46
3.3.1 La estación móvil (MS)
La estación móvil representa normalmente la única parte del sistema completo que
ve el usuario final. Las MS vienen en 5 clases según la potencia, las cuales definen el nivel
máximo de potencia de RF que cada unidad puede transmitir. Un MS se puede dividir en dos
partes, la primera contiene el hardware y el software que soportan las interfaces radio-
humano. La segunda contiene datos específicos de la terminal y del usuario en forma de una
pequeña tarjeta, la cual puede ser considerada una clase de terminal lógica. Sin la tarjeta
SIM, el MS no es asociado con ningún usuario y no puede hacer o recibir llamadas.
El modulo de identificación del abonado (Subcriber Identity Module o SIM) es,
básicamente, una tarjeta que contiene la información relacionada con el abonado. Sus
funciones, además de la capacidad de almacenar información, están relacionadas con el
área de la confidencialidad.
Cada terminal móvil debe disponer de una tarjeta SIM, para poder acceder a la red.
Esta tarjeta es inteligente y se puede colocar en cualquier terminal GSM. Contiene
información que es utilizada en el proceso de autentificación del abonado. La ventaja es que
una vez que ha sido retirada del terminal este queda inservible. También existe la
posibilidad de personalizarla con datos propios del usuario, lo que hace posible que el
usuario pueda utilizar distintos terminales a través de la misma.
3.3.2. El subsistema de la estación base (BSS)
El BSS está en contacto directo con las estaciones móviles a través de la interfaz
aérea. Por lo tanto, incluye las maquinas encargadas de la transmisión y recepción de radio,
y de gestión. Además, el BSS está en contacto con los conmutadores del NSS. La misión
fundamental del BSS es conectar la estación móvil y el NSS. El BSS tiene que ser controlado
y, por lo tanto, debe estar en contacto con el OSS.
El BSS incluye dos tipos de equipamiento, el BTS (base transceiver station –
transceptor de la estación base), en contacto con las estaciones móviles atreves de la
47
interfaz aérea, y el BSC (base station controller – controlador de la estación base), en
contacto con los conmutadores del NSS.
Un BTS lleva los dispositivos de transmisión y recepción por radio, incluyendo las
antenas, y también todo el procesamiento de señales especificas a la interfaz aérea. Las
funciones de control de la estación base, pueden ser realizadas por una BSC para varias
células, en este caso, el BSS consistirá de varios BTS bajo el control de un BSC. Sus funciones
son:
Codificacion/decodificación de los canales
Diversidad en recepción
Búsqueda de las estaciones móviles.
Recepción de las peticiones de canal desde las estaciones móviles.
El BSC realiza las funciones de interfaz entre la estación base y el centro de
conmutación. Tiene como principales funciones las de control en el subsistema de estación
base:
Gestión de canales de radio.
Supervisión de la estación base.
Traspaso entre canales de la BSC.
Localización de las estaciones móviles
Adaptador de velocidad.
Gestión de las transmisiones hacia la estación base.
Corrección de errores.
48
Handover intracelular en el caso de ser necesario conseguir un canal mejor, debido a que el actual no se puede seguir utilizando por problemas de mantenimiento o interferencias.
3.3.3. El subsistema de red (NSS)
El NSS incluye las principales funciones de conmutación en GSM, así como las bases
de datos necesarias para los datos de los abonados y para la gestión de la movilidad. La
función principal del NSS es gestionar las comunicaciones entre los usuarios GSM y los
usuarios de otras redes de telecomunicaciones. Dentro del NSS, las funciones básicas de
conmutación están realizadas por el MSC (Centro de conmutación de servicios móviles),
cuya función principal es coordinar el establecimiento de llamadas hacia y desde los
usuarios GSM. La interfaz con las redes externas requiere un Gateway para la adaptación
(Funciones de interworking), cuya función es más o menos importante dependiendo del tipo
de datos y de la red a la cual se accede.
El MSC es el componente central del sistema, actúa como un nodo de conmutación
de ISDN (Integrate Service Digital Network – Red digital de servicios integrados), y además
provee todas las capacidades funcionales necesarias para administrar el abonado móvil,
incluyendo registro, autentificación, handovers inter- MSC, y enrutamiento a un subcriptor
de roaming. Estos servicios son provistos en conjunto con cuatro bases de datos
inteligentes. Además, también provee la conexión de los usuarios a las redes públicas fijas.
Las funciones principales son:
Establecimiento, enrutamiento, control y terminación de las llamadas.
Gestión del handover entre estaciones bases.
Mantenimiento de las bases de datos para tratar las peticiones de llamada de los abonados.
Procedimientos necesarios para la conexión con otras redes (por ejemplo, ISDN, etc.).
Autentificación para prevenir acceso no autorizado.
49
Además de los MSC, el NSS incluye las bases de datos. La información del abonado
relativa al suministro de los servicios de telecomunicaciones está situada en el HLR
(Home location register- Registro de posiciones base), independientemente de la
posición actual del abonado. El HLR también incluye alguna información relacionada con
la posición actual del abonado.
La segunda base de datos identificada en GSM es el VLR (Visitor location register –
registro de posiciones de visitante), asociado a uno o más MSC, y encargado del
almacenamiento temporal de los datos para aquellos abonados situados en el área de
servicio del correspondiente MSC , así como de mantener los datos de su posición en una
forma más precisa.
El NSS contiene más elementos que los MSC, VLR y HLR. La llamada es primero
encaminada a un conmutador- Gateway llamado GMSC, sin ningún conocimiento de donde
está el abonado. Los GMSC están encargados de buscar la información sobre la posición y
encaminar la llamada hacia el MSC a través del cual el usuario obtiene servicio en ese
instante.
Las otras dos bases de datos comprendidas en el NSS son el AUC (Authentification
center- centro de autentificación) y el EIR (equipment identity register – registro de
identidad del equipo).
El AUC, es una base de datos, que almacena una copia de la clave secreta
almacenada en cada SIM card del abonado móvil. El EIR, está encargado de controlar el
acceso a la red. En una base de datos que contiene la lista de todos los equipos móviles
validos en la red, cada equipo se identifica con su IMEI (internacional mobil equiment
identity – identificación internacional de equipo móvil). Un IMEI se marca como invalido si
ha si, por ejemplo, robado o no ha sido aprobado.
3.3.4. El centro de operaciones y mantenimiento (OSS)
El OSS tiene varias tares que realizar. Tosas estas requieren interacciones entre
algunas o todas las maquinas de la infraestructura que se encuentra en el BSS o en el NSS y
los miembros de los equipos de servicio de las distintas compañías comerciales. El sistema
50
de operaciones y mantenimiento, realiza las funciones de control, supervisión y
mantenimiento del conjunto.
OMC (Operations and Maintenance Centre – Centro de operaciones y mantenimiento).
NMC (Network management centre- Centro de manejo de red).
ADC (Administrative centre – centro administración).
3.4. La interfaz aérea
GSM ha sido diseñado para satisfacer las necesidades que un medio de
comunicación deba ofrecer, tanto en la actualidad como en el futuro. La interfaz aérea es la
que se necesita para comunicar al MS con el BTS, esta interfaz, en las redes celulares, se da
sobre un enlace inalámbrico por radiofrecuencias (RF).
3.4.1. Características del canal de radio
El canal de radio físico en GSM, es de 200 KHz, modulado por el esquema GMSK.
Cada canal está representado por un time slot, por una frecuencia, un numero de canal, una
potencia y otros parámetros. También es propenso a ser afectado por ruidos e
interferencias, solapamiento y retrasos de la información.
Existen factores limitantes en un sistema de comunicaciones móviles como son: la
potencia disponible, el ruido e interferencia y la necesidad de limitar el ancho de banda
disponible.
3.5. Canales
Dentro de GSM podemos establecer dos tipos de canales principales, los canales
físicos, que son afectados por las características de la interfaz aérea, y los canales lógicos,
que se encargan del control y transporte de la información.
51
3.5.1. Canales Físicos
El canal de radio físico en GSM es de 200 kHz modulado por el esquema GMSK. Este
canal está representado por un time slot, por una frecuencia, un número de canal, una
potencia y otros parámetros.
Cada uno de los 8 usuarios usa el mismo ARFCN y ocupa un único slot de tiempo (ST)
por trama. Las transmisiones de radio se hacen a una velocidad de 270,833 Kbps usando
modulación digital binaria GMSK (Gaussian Minimun Shift Keying) con BT=0,3. Este BT es el
producto del ancho de banda del filtro por el período de bit de transmisión. Por lo tanto, la
duración de un bit es de 3,692s, y la velocidad efectiva de transmisión de cada usuario es de
33,854 Kbs.
Figure 22. Formato de la trama en GSM.
Con el estándar GSM, los datos se envían actualmente a una velocidad máxima de
24,7 Kbps. Cada time slot tiene un tamaño equivalente en un canal de radio de 156,25 bits y
una duración de 576,92 us, y una trama de TDMA simple en GSM dura 4,615ms. El número
de total de canales disponibles dentro de los 25 MHz de banda es de 125 (asumiendo que
no hay ninguna banda de guarda). Dado que cada canal de radio está formado por 8 slots de
tiempo, hacen un total de 1000 canales de tráfico en GSM. En implementaciones prácticas,
se proporciona una banda de guarda de la parte más alta y más baja de espectro de GSM, y
disponemos tan solo de 124 canales.
52
Cada 26 ó 51 tramas TDMA, se agrupan en multitramas de 120 ó235ms, dependiendo de si
el canal es para tráfico o control. De la misma manera, 51 ó 26 multitramas constituyen 1
supertrama de 6,12 s. Por último, componiendo 2048 supertramas se forma 1 hipertrama
de 3 horas, 28 minutos, 53 segundos y 760 ms de duración.
Así como existen varios time slot por trama, hay multitramas, hechas de un número
fijo de tramas y que albergan combinaciones de canales lógicos. La estructura multitrama 26
es usada para combinaciones de canales de tráfico y la estructura multitrama 51 para
combinaciones de tramas de señalización.
Figure 23. Multitrama GSM.
53
3.5.2 Burst
Los burst (ráfaga) son las tramas con bits que envía el MS hacia las BS. La estructura
tiene asociada una secuencia de 22 bits, que identifica una trama TDMA dentro de un
hiperframe dado. Cada time slot dentro de una trama TDMA contiene datos conocido con el
nombre de burst de 147 bits de longitud (0-147).
Existen 5 tipos:
Normal (NB)
Acceso (AB)
Corrección de frecuencia (FC)
Sincronización (SB)
Dummy (DB-ráfagas vacías)
El burt normal, se compone de una secuencia de 3 bits de inicio, 116 bits
encriptados, 26 bits utilizados por las interferencias, 3 bits de stop y un período de 8,25 bits
vacío, que es utilizado en la llegada de time slots pertenecientes a la misma trama TDMA,
que es introducida al modulador GMSK a una velocidad aproximada de 271 Kbps. Como el
intervalo de bit es 3,69 ms, la duración del time slot es de 156,25 x 3,69= 0,577 ms. Si 8 NB
son multiplexadas se obtiene una trama TDMA de: 8 x 0,577 = 4,615 ms.
54
Figure 24. Estructura de un burst (time slot).
Donde:
Tail Bits (Bits de Cola). Tres bits al principio y final de cada burst usados como tiempo de guarda. Estos bits cubren el tiempo de incertidumbre entre la subida de pendiente de la potencia de los burst.
Encrypted Bits (Datos de Código). Dos tiempos de 58 bits cada uno, contienen los datos transmitidos.
Training Sequence (Secuencia de Entrenamiento). Es una secuencia fija de bits conocida por el MS y la BS, la cual permite la sincronización de la recepción con el burst, también ayuda al ecualizador, existen 8 secuencias diferentes.
Guard Bits (Bits de Guarda). No se transmite datos durante este tiempo. Sirve como una banda de guarda para cada burst.
55
3.5.3 Canales Lógicos
Cada canal físico en un sistema GSM se puede proyectar en diferentes canales
lógicos en tiempos variados. Es decir, cada slot de tiempo específico o trama debe estar
dedicado a manejar el tráfico de datos, o a señalizar datos (desde el MSC, la BS o la MS).
Estos canales lógicos transmiten eficientemente los datos de usuario a parte de
proporcionar el control de la red eficientemente los datos de usuario a parte de
proporcionar el control de la red en cada ARFCN. Los canales lógicos se pueden separar en
dos categorías principalmente:
Los Canales de Tráfico (TCH)
Los Canales de Control.
Los TCH llevan voz codificada digitalmente o datos y tienen funciones idénticas y
formatos tanto el downlink como para el uplink. Los canales de control llevan comandos de
señalización y control entre la estación base y la móvil. Se definen ciertos tipos de canales
de control exclusivos para el uplink o para el downlink. Hay seis clases diferentes de TCH y
un número aún mayor de canales de control.
3.5.4. Canales de Tráfico
Los canales de tráfico pueden transmitir en modos full (TCH/F) a 22,8 kbps y half
(TCH/H) a 11,4 kbps. Un canal físico transmite un canal en modo full o dos en modo half y
pueden llevar voz digitalizada o datos de usuario. Cuando transmitimos a velocidad
completa, los datos están contenidos en un time slot por trama. Cuando transmitimos a
velocidad mitad, los datos de usuario se transportan en el mismo slot de tiempo, pero se
envían en tramas alternativas. Se definen en GSM dos formas generales de canales de
tráfico:
Canal de Tráfico a Velocidad Completa para Voz (TCH/FS). Lleva voz digitalizada a 13 kbps. Después de la codificación del canal la velocidad es de 22,8 kbps.
Canal de Tráfico a Velocidad Mitad para Voz (TCH/HS). Está diseñado para llevar voz digitalizada que ha sido muestreada a la mitad que la de un canal a velocidad
56
completa. En este aspecto GSM se ha anticipado a la disponibilidad de codificadores normalizados e voz a velocidades de unos 6,5 kbps. Después de la codificación del canal, la velocidad es de 11,4 kbps.
Más específicamente, para llevar datos de usuario de definen los siguientes tipos de
canales de tráfico:
Canal de Tráfico a Velocidad Completa para Datos a 9,6 kbps (TCH/F 9,6). Lleva datos de usuario enviados a 9600 bps. Con la codificación de corrección de errores aplicada según el estándar GSM, los datos se envían a 22,8 kbps.
Canal de Tráfico a Velocidad Completa para Datos a 4,8 kbps (TCH/F 4,8). Lleva datos de usuario enviados a 4800 bps. Con la codificación de corrección de errores aplicada según el estándar GSM, los datos se envían a 22,8 Kbps.
Canal de Tráfico a Velocidad Completa para Datos a 2,4 kbps (TCH/F 2,4). Lleva datos de usuario enviados a 2400bps. Con la codificación de corrección de errores aplicada según el estándar GSM, los datos se envían a 22,8 Kbps.
En GSM los datos TCH no se pueden enviar en el time slot 0 sobre ciertos ARFCN ya
que este time slot está reservado para los canales de control en la mayoría de las tramas.
Además, cada trece tramas TCH se envía un canal de control asociado lento (SACCH) o
tramas idle (vacía). A cada grupo de 26 tramas consecutivas TDMA se las llama multitrama.
De cada 26 tramas, la decimotercera y la vigesimosexta se corresponden con datos SACCH, o
tramas o idle. La 26 trama contiene bits idle para el caso cuando se usan TCHs a velocidad
completa, y contiene datos SACCH cuando se usa TCHs a velocidad media.
3.5.5. Canales de Control
Los canales de control pueden transportar datos de sincronización o de señalización.
Se distinguen cuatro clases:
Broadcast Channel (Canales de Retransmisión-BCH).
Common Control Channel (Canales de Control Común-CCCH).
Stand-Alone Dedicates Control Channel (Canales de Control Dedicados Únicos-SDCCH).
Associates Control Channel (Canal de Control Asociado-ACCH).
57
Cada canal de control consiste en varios canales lógicos distribuidos en el tiempo
para proporcionar las funciones de control necesarias en GSM. Los canales de control
downlink BCH y CCCH se implementan sólo en ciertos canales ARFCN y se localizan en el
time slot 0 y se emite sólo durante ciertas tramas dentro de una secuencia repetitiva de 51
tramas (llamada multitramas de control del canal) sobre aquellos ARFCN que se diseñan
como canales broadcast. Desde el time slot 1 hasta el time slot 7 se lleva canales de tráfico
regulares.
Canales Broadcast (BCH). El BCH opera en el downlink de un ARFCN específico
dentro de cada celda, y transmite datos sólo en el primer slot (TS0) de algunas tramas GSM.
Al contrario que los TCH que son dúplex, los BCH sólo usan el downlink. El BCH sirve como
un canal guía para cualquier móvil cercano que lo identifique, se acople a él. El BCH
proporciona sincronización para todos los móviles dentro de la celda y se monitores
ocasionalmente por los móviles de celdas vecinas para recibir datos de potencia y poder
realizar las decisiones de handover. Aunque los datos BCH se transmiten en TS0, los otros
siete time slot de una trama GSM del mismo ARFCN están disponibles para datos TCH, DCCH
o están fijados por ráfagas vacías. Dentro de los canales BCH hay tres tipos de canales
separados de los cuales podemos nombrar al Canal de Control de Broadcast y al Canal de
Sincronización.
Canales de Control Comunes (CCCH). En aquellos ARFCN reservados para BCH, los
canales de control comunes ocupan el TS0 de cada trama que no esté ocupada por los BCH
o por tramas idle. Un CCCH puede estar formado por tres tipos diferentes de canales.
El Canal de Búsqueda downlink.
El Canal de Acceso Aleatorio uplink.
El Canal de Acceso Concedido downlink.
Los CCCHs son los más comunes dentro de los canales de control y se usan para
buscar a los abonados, asignar canales de señalización a los usuarios, y recibir
contestaciones de los móviles para el servicio.
Canales de Control Dedicados (DCCH). Hay tres tipos de canales de control
dedicados en GSM, y, como los canales de tráfico, son bidireccionales y tienen el mismo
formato y función en el uplink y en el downlink. Como los TCH, los DCCH pueden existir en
58
cualquier slot de cualquier ARFCN excepto en el time slot 0 de los ARFCN de los BCH. Los
Canales de Control Dedicados (SDCCH) se usan para proporcionar servicios de señalización
requeridos por los usuarios. Existen dos tipos de SDCCH:
El SDCCH/4, que tiene cuatro subcanales.
El SDCCH/8, con ocho subcanales.
Canales de Control Asociados (ACCH). Los canales ACCH, al igual que los SDCCH, son
bidireccionales. Siempre se encuentran en conjunción con un canal de tráfico o con un
SDCCH.
Existen dos tipos de ACCH:
Canales de Control Asociados Rápidos (FACCH): Llevan mensajes urgentes, y contienen esencialmente el mismo tipo de información que los SDCCH y no un canal de tráfico, para esa trama.
Canales de Control Asociados Lentos (SACCH): Llevan información general entre la MS y el BTS. En el downlink, el SACCH se usa para enviar información lenta pero regular sobre los cambios de control al móvil, tales como instrucciones sobre la
59
Figure 25.Canales Lógicos y sentidos de transmisión.
potencia a transmitir e instrucciones específicas de temporización para casa usuario del ARFCN. En el uplink, lleva información acerca de la potencia de la señal recibida y de la calidad del TCH. El SACCH está siempre asociado a un canal de tráfico o a un SDCCH y se asigna dentro del mismo canal físico, por lo tanto, cada ARFCN sistemáticamente lleva datos SACCH para todos sus usuarios actuales.
3.6. Procedimientos de la Capa Física
Además de las características de la interfaz aérea y del canal de radio, existen
procedimientos de la capa física que, aunque no son controlados por ella, actúan sobre la
interfaz aérea y son características importantes dentro del desempeño de un sistema
celular, por lo cual deben ser considerados.
3.6.1. Control de Potencia y Timing Advance
El control de potencia en el sistema GSM puede ser utilizado tanto en la MS como en
la BS, y su finalidad principal es la de reducir la interferencia co-canal, mientras se trabaja
con una potencia transmisora adecuada para mantener la calidad de la señal de voz a través
del enlace radioeléctrico.
Este control de potencia es obligatorio para la MS, mientras que no lo es para la BS.
La MS debe ser capaz de variar su potencia de transmisión desde su máximo valor (diferente
según la clase de MS que se trate) hasta 20mW en pasos de 2 dB.
Para el acceso inicial de una MS en un célula del RACHB, dicha MS debe usar o su
valor máximo permitido en esa célula si éste es menor. Tras esto, la BS calcula el nivel de
potencia en radiofrecuencia que debe usar la MS y se lo señala mediante 4 bits, que a tal
efecto hay dedicados en el SACCH (BS-MS). El cambio de potencia en la EM se realiza a una
velocidad de 2dB cada 60 ms y la MS confirma a la BS el nivel de potencia que utiliza en el
SACCH.
60
3.6.2. Handover
La MS tiene establecido el proceso de comunicación con la BS que le proporciona
mejor enlace. Como la MS se mueve, la BS con la que tiene el mejor enlace varía, por la cual
la MS debe ser reasignada a una nueva BS y su llamada re-enrutada adecuadamente. Esta
necesidad es solucionada por el proceso de handover que determina la asignación de BS y,
por lo tanto, establece el tamaño de las células mediante los valores de umbrales de
decisión de asignación utilizados y de la calidad del enlace radioeléctrico. Para controlar el
proceso de handover el sistema debe poseer información de al calidad el enlace
radioeléctrico existente y el de los enlaces alternativos de la BS circundantes. En la MS tan
solo son activos en 2 de los 8 intervalos de tiempo de una trama, si bien tienen la habilidad
que en los 6 restantes deben explorar las transmisiones del BCCH de las BS circundantes.
Las portadoras de radiofrecuencia de BBCH son medidas secuencialmente y
promediadas durante un bloque SACCH (480 ms). Una vez que la BTS tiene la información de
calidad de su enlace con las BS utilizada y con las circundantes, transmite a la red la
información de las 6 BS con mayor intensidad de señal recibida, donde es tomada la
decisión de handover.
Al proceso de medir los BCCH, la MS debe identificar las BS circundantes lo que
realiza identificando la frecuencia del BCCH y si ésta es coincidente con la de varias BS,
sincronizando y demodulado el canal de sincronización de las BS circundantes, que
contienen el Código de Identificación de Estación Base. La MS realiza esta operación en su
trama idle TDMA existiendo una sola por multitrama de TCH.
Hay que considerar que para que esto se pueda realizar correctamente todas las
portadoras se radiofrecuencia que contengan BCCH deben ser transmitidas con la misma
potencia. Esto implica que en la transmisión del BBCH no se puede aplicar ni el control
adaptivo de potencia, ni la transmisión discontinua.
La BS con la que esté enlazada la MS mide, no sólo la intensidad de señal recibida,
sino también la calidad de la misma en tasa de error de canal. La BS realiza medidas de
calidad del enlace MS-BS. El medir los dos parámetros permite conocer si la degradación de
un enlace radioeléctrico se debe a falta de señal o a interferencia co-canal.
61
Junto con el handover como cambio de la BS con la que trabaja una MS, también
existe el concepto de handover intracelular (al anterior lo llamamos handover intecelular) y
que consiste en cambiar el canal en el cual se realiza la comunicación dentro de una misma
BS. Esto se puede llevar a cabo ya que la BS mide la señal tomada en todos los canales
recibidos por ella y no sólo en el utilizado por lo cual puede determinar qué canal tiene una
menor interferencia co-canal.
El algoritmo de handover no está restringido a especificaciones GSM sino que se da
libertad al gestor de red de cómo realizarlo.
3.6.3. Frequency Hopping B
El hopping (saltar) consiste en cambiar la frecuencia usada por un canal a intervalos
regulares de tiempo. En GSM la frecuencia de transmisión permanece constante durante la
transmisión de una trama completa. Esta técnica procede de los sistemas de transmisión
militares, y se decidió incluirla en las principales características de la transmisión de radio de
GSM, además de utilizarla por motivos de seguridad, también es para conseguir una mayor
diversidad de frecuencias, y para atenuar los efectos de los desvanecimientos de tipo
Rayleih.
Figure 26. Slow frequency hopping en GSM.
62
Los canales comunes de control y los de radio (FCCH, SCH BCCH PAGCH, RACH) no son
afectados. Existen dos tipos de FH, en banda base y sintetizado.
3.7. Modulación Digital en GSM
El principal objetivo de la modulación es convertir los datos a ser transmitidos en una
forma que se ajuste tanto a los requisitos de transmisión del medio usado como a
cualquiera impuesto por el sistema y las operaciones.
La modulación que más se adapta es la GMSK, que es una modulación en frecuencia
digital binaria lineal con un índice de modulación de 0,5, en la que se ha realizado
previamente sobre la señal moduladora un filtrado gausiano con 0,3 de producto BT (ancho
de banda por el periodo de bit de la señal moduladora).
Este método facilita el uso de un ancho de banda relativamente estrecho. GMSK es
un esquema de modulación binaria simple que se puede ver como derivado de MSK. En
GMSK, los lóbulos laterales del espectro de una señal MSK se reducen pasando los datos
modulantes a través de un filtro gausiano de premodulación. El filtro gausiano aplana la
trayectoria de fase de la señal MSK y, por lo tanto, estabiliza las variaciones de la frecuencia
instantánea a través del tiempo. Esto tiene el efecto de reducir considerablemente los
niveles de los lóbulos laterales en el espectro transmitido.
El filtrado convierte cada dato modulante que ocupa en banda base un período de
tiempo T, una respuesta donde cada símbolo toma varios períodos. Sin embargo, dado que
esta conformación de pulsos no cambia el modelo de la trayectoria de la fase, GMSK se
puede detectar coherentemente como una señal MSK, o no coherentemente como una
señal simple FSK.
3.8. Codificación de Voz en GSM
Codificación de voz significa convertir la voz en datos digitales, para lograr esto, se
utilizan distintos métodos, PCM es el más empleado. Sin embargo, el grupo GSM ha
estudiado varios algoritmos de codificación, con base a una calidad de voz aceptable, hasta
63
que se llegó a la decisión de escoger Regular Pulse Excited-Linear Predictive Coder (Pulso de
Excitación Regular-Código de Predicción Lineal RPE-LPC) con un gran lazo predictivo.
La señal vocal digitalizada se codifica con dos códigos correctores de error a una
velocidad de transmisión de 22,8 Kbps y ha sido diseñada para que sea compatible con la
red digital de servicios integrados (RDSI). Las bandas de móvil y 935-960 MHz para el
receptor móvil.
Cada 20 ms el VOCODER entrega 260 bits, que presentan distintos grados de
importancia: Clase Ia: 50 bits, Clase Ib: 132 bits, Clase Ic: 78 bits.
Los bits más importantes se protegen utilizando códigos correctores de errores. Se usan códigos bloque y convolucionales, dando lugar a 456 bits codificados cada 20 ms (Gross Bit Rate-Tasa de bits Ampliado, de 22,8 Kbps.
Una ráfaga transporta 114 bits de información. Puesto que hay 8 ráfagas por tama (4,61 ms), la velocidad de los datos en canal (Channel Bit Rate- Tasa de Bits de Canal) es de 114 bits/4,61ms= 24,7
Figure 27. Codificación de clases de bits.
64
3.9. Interleaving en GSM
Los desvanecimientos, que como se ha mencionado generan errores en los sistemas
móviles, evolucionan a una velocidad mucho menor que 270 Kbps (velocidad de transmisión
del sistema GSM) y, por lo tanto, los errores tienden a suceder en ráfagas. Los errores en el
canal se distribuyen en periodos con una alta tasa de error seguidos de intervalos muy
largos con tasas de error bajas. Para que el código corrector de errores trabaje
adecuadamente éstos deben estar distribuidos más o menos uniformemente en el tiempo
por lo que la reordenación y el interlineado son las vías como esto es conseguido en el
sistema GSM.
Los bloques de 456 bits codificados son reordenados e interlineados sobre 8 grupos
multiplexados en el tiempo, sobre los 4 pares, o sobre los 4 impares. Cada bloque de 456
bits codificados se divide en 8 partes (57 bits) que son entremezclados con los del bloque
precedente o con los del posterior. A estos nuevos grupos de 114 (57+ 57) bits se les añade
unos bits (1 + 1) que indican si los bits del enlace de voz de las partes pares o impares han
65
Figure 28. Codificación de datos.
sido sustituidos por datos de FACCH. Estos nuevos grupos de 116 (58 + 58) bits son los que
forman los burst que se transmiten.
3.10. Autentificación y Seguridad
La seguridad GSM gira alrededor de la tarjeta del abonado SIM, que consiste en una
tarjeta con un número personal de identificación. La tarjeta, contiene entre otros
parámetros, el IMSI, así como la clave individual de autentificación del usuario (Ki), y el
algoritmo de autentificación (A3).Cuando se intenta acceder, el MS se identifica en la red,
recibe un número aleatorio (R), que junto con la clave Ki, se usan para calcular la respuesta
(S; Signed), invocando el algoritmo A3:
S= (Ki (A3) R)
El resultado S se envía a la red y se compara con la versión local computarizada para
autorizar el acceso. La red envía un número clave Kn al MS, que se usa como clave de
cifrado por el emisor y transmisor. Este número Kn se almacena por la MS y se envía en el
primer mensaje a la red. El MS usa la clave de cifrado Kc utilizando el algoritmo confidencial
A8 almacenado en la tarjeta del usuario SIM, y los parámetros R y Ki:
Kc= (Ki (A8) R)
La clave de cifrado Kc se computa en la red y así no se envía ninguna información
confidencial desprotegida vía radio.
Una vez que se ha recibido la confirmación, y la red y la estación móvil conocen Kc, la
red usa un modo de cifrado y se codifican/decodifican todos los mensajes, usando el
algoritmo confidencial A5. La confidencialidad del usuario todavía se puede incrementar
más, ya que se protege la identidad del usuario cuando la identificación se realiza asignando
el TMSI, válida en áreas específicas. El TMSI identifica al IMSI en un área específica, pero
fuera de las mismas debe ser asociado con una Identidad de Área Local (Local Area Identity-
LAI). La red, más precisamente, el Registro VLR, controla las asociaciones TMSI-IMSI y
control el proceso de localización de cada nuevo TMSI en casa área nueva.
El cambio de clave en el encriptado se produce a petición el operador de red y
cuando el móvil cambia de una celda a otra (handover).
66
CAPITULO IV: UMTS. WCDMA Interfaz Aérea.
UMTS, siglas que en inglés hace referencia a Servicios Universales de
Telecomunicaciones Móviles, es miembro de la familia global IMT-2000 del sistema de
comunicaciones móviles de tercera generación de la UIT. En los últimos diez años, UMTS ha
sido de intensos esfuerzos de investigación y desarrollo en todo el mundo, y cuenta con el
apoyo de numerosos e importantes fabricantes y operadores de telecomunicaciones, ya que
representa una oportunidad única de crear un mercado masivo para el acceso a la Sociedad
de la Información de servicios móviles altamente personalizados y de fácil uso.
UMTS busca basarse en y extender las actuales tecnologías móviles, inalámbricas y
satelitales proporcionando mayor capacidad, posibilidades de transmisión de datos y una
gama de servicios mucho más extensa, usando un innovador programa de acceso
radioeléctrico y una red principal mejorada.
4.1. Principios de WCDMA
La capa física de UMTS está basada en la técnica de acceso por división de códigos de
banda ancha WCDMA. CDMA tiene su fundamento teórico en las técnicas de espectro
extendido donde la señal ocupa un ancho de banda muy superior a la que sería
estrictamente necesaria para su transmisión. Para ensanchar la señal se utiliza una
secuencia de código que es independiente de la señal de información.
WCDMA utiliza una modulación por Secuencia Directa que se realiza en banda base.
4.1.1. Espectro Extendido
CDMA se fundamenta en la técnica de Espectro Extendido. Esta técnica se basa en
extender el espectro de frecuencias de una señal en un ancho de banda mayor que el
mínimo necesario para la transmisión a lo largo de tosa la transmisión, es decir, las
frecuencias que componen la señal viajan esparcidas a lo largo de todo el enlace, con lo cual
67
se consigue camuflar la señal. Al llegar al receptor la señal se recompone, es decir, las
frecuencias se ensamblan para obtener una serie de enlaces que utilizan la misma banda de
frecuencia simultáneamente sin que se produzcan interferencias.
Un sistema de espectro extendido es aquél en el cual la señal transmitida es
propagada en una banda de frecuencia amplia, mucho más de hecho, que el mínimo ancho
de banda requerido para transmitir la información que será enviada. Las comunicaciones de
espectro extendido no se puede decir que sean una manera eficiente de utilizar el ancho de
banda. Sin embargo, son de utilidad cuando se combinan con los sistemas existentes que
ocupan la frecuencia.
La señal de espectro expandido que es propagada en un ancho de banda grande,
puede coexistir con señale de banda angosta añadiendo únicamente un ligero incremento
en el ruido de fondo que los receptores de banda angosta pues está escuchando en un
ancho de banda mucho más amplio con una secuencia de código ordenada.
La señal de banda angosta es suprimida cuando se transmite en espectro extendido.
4.2. WCDMA de Secuencia Directa (DS-WCDMA)
68
Figure 29. Espectro de banda expandida y banda angosta.
En la técnica CDMA-DS las señales de espectro extendido se generan mediante
modulación lineal con secuencias ortogonales o cuasi-ortogonales de banda ancha que son
asignadas a los usuarios. Estas secuencias pueden diferir en el enlace ascendente y
descendente. El proceso consiste en multiplicar la señal de información x(t) por la secuencia
de expansión, llamada código de expansión del usuario c(t), transmitir el producto y en
recepción multiplicarlo de nuevo por c(t) y realizar el procesado (correlación), recuperando
la señal original. Al proceso de multiplicación en transmisión se le denomina ensanchado, ya
que origina la expansión de la señal de banda angosta a toda la banda de frecuencia, y al
proceso de multiplicación en recepción se le denomina desensanchado, ya que con él se
recupera la señal original.
La portadora de banda angosta es modulada por una secuencia de código. La fase del
portador de la señal transmitida es cambiada de forma brusca de acuerdo a esta secuencia
de código, la cual es generada por un generador pseudoaleatorio que tiene una longitud fija.
Después de un número determinado de bits, el código se repite a sí mismo de manera
exacta. La velocidad de la secuencia de código se llama tasa de chipping, medido en chips
por segundos (cps). Para secuencia directa, la cantidad de propagación depende de la
proporción de chips por bit de información. En el receptor, la información se recupera
multiplicando la señal con una réplica de la secuencia de código generada localmente.
En el transmisor cada bit de la señal se multiplica por el código de dirección que tiene
N chips, quedando codificado, para lo cual la velocidad de chip (asociada al ancho de banda
del sistema) debe ser mayor que la velocidad binaria de la señal (asociada al ancho de banda
de la misma). De la relación existente entre todo el ancho de banda diponible (BRF) y la
velocidad binaria del banda base (Binformación) se define un valor denominado ganancia de
procesamiento Gp el cual es una característica de la técnica CDMA:
Gp = BRF / Binformación
También, se puede expresar Gp utilizando la velocidad de transmisión de datos y la
tasa de chips:
Gp = Tasa de chips / Velocidad de transmisión
En consecuencia, ambos modos (cuando se expresan en dB) muestran una mejora
en la relación señal/ruido (S/N) entre la señal recibida y la del receptor. La producto de la
energía utilizada por bit ) y la velocidad de transferencia de datos de la banda base:
69
Además, el ruido de un canal ( ) que utiliza parcialmente todo el ancho de
banda , se puede expresar como:
X
Donde, es la densidad espectral del ruido (W / Hz). Por lo tanto, la relación S/N
será:
S/N = P / = ( x velocidad de transferencia de la banda base) / ( X )
S/N = / / ; por lo que se puede expresar:
/ = x (S / N)
4.3. Operación de Ensanchado (Spreading)
La operación de ensanchado significa incrementar el ancho de banda de la señal.
Estrictamente se pueden incluir dos operaciones: la canalización, que incrementa el ancho
de banda y utiliza códigos ortogonales, y el srambling (cifrado), que usa códigos de pseudo
ruido.
70
Figure 30. Operación para el espectro ensanchado.
En WCDMA los códigos de ensanchado se componen de dos códigos:
Canalización: Se utiliza para separar los canales físicos de datos y de control de un mismo UE, y en el DL para dividir las conexiones de diferentes usuarios dentro de una celda. Son códigos cortos de 256 chips (en DL es posible 512 chips) y pertenecen a la familia OVSF.
Scrambling: Se utilizan para separar usuarios en el UL y celdas en DL. Estos códigos pueden ser largos (38400 chips) o cortos (256 chips) en el UL y son largos en el DL. Los códigos largos son códigos Gold (oro), mientras los cortos pertenecen a la familia de códigos extendidos.
El facto de ensanchamiento se obtiene de:
SF = W/R
Donde: W es la tasa de chip del código y R es la tasa de bit.
4.4. Modos de Operación
UTRA (UMTS Terrestrial Radio Access) incluye dos modos de operación: UTRA-FDD y
UTRA-TDD. Aunque inicialmente el interés se centra en UTRA-FDD, en un entorno UMTS
maduro sólo la complementación de ambos modos de operación va a ofrecer a los
operadores auténticas plataformas de tercera generación, capaces de soportar toda la gama
de servicios móviles avanzados y en todos los escenarios que se plantean y así poder
satisfacer las expectativas generadas alrededor de UMTS. En particular, dentro de las
motivaciones para la introducción de UTRA-TDD se puede citar la capacidad de aprovechar
espectro disponible no pareado, así como la mayor adecuación para soportar tráfico
asimétrico. Por el contrario, su utilización se ve restringida a entornos micro y pico celulares.
71
Mientras que en el modo UTRA-FDD el duplexado de la comunicación es en frecuencia
y la técnica de acceso múltiple es DS/CDMA, en el modo UTRA-TDD el duplexado es
temporal y el acceso es TD/CDMA.
4.4.1. Modo FDD
En el modo FDD (Frecuency Division Duplex), el uplink y el downlink utilizan
frecuencias diferentes separadas de 90 MHz
El modo UTRA-FDD hace que distintos usuarios compartan una misma portadora al
mismo tiempo. En el modo UTRA-FDD se añade la división por tiempo, es decir, se agrega el
recurso temporal (time slot) al código para diferenciar a un usuario de otro dentro de un
mismo radio canal.
4.4.2. Modo TDD
En el modo TDD (Time Division Duplex) el uplink y el downlink utilizan la misma
frecuencia pero se encuentran separados en el tiempo. El modo TDD se diferencia en que
los slots pueden ser combinados para funcionar como uplink y downlink, por lo tanto la
capacidad de estos enlaces puede ser diferente, según se necesite.
El modo UTRA-TDD, con su acceso TD/CDMA, tiene estrictos requerimientos de
sincronización y por esto es que se plantea para entornos micro y pico celulares. La
definición de un canal físico en este marco está caracterizada por una frecuencia, un código
y un slot dentro de la estructura de trama y, al igual que para UTRA-FDD, tiene una duración
de 10 ms y se subdivide en 15 slots.
Puesto que la tasa de chips es de 3,84 Mcps, un slot estará compuesto de 2560 chips y
un número variable de bits según sea la ganancia de procesado (SF) empleada. Los posibles
valores de SF son 1; 2; 4; 8 y 16, lo que representa un rango de velocidades desde 3,84 Mcps
a 240 Kcps.
Usuarios que requieran velocidades elevadas pueden acomodarse bien mediante el
uso de SF variables y multislot. La flexibilidad para soportar servicios asimétricos se refleja a
72
nivel de configuración de trama mediante la diferente asignación de los slots al enlace
ascendente y descendente.
4.5. Rake Receiver
Quizás una de las razones más importantes para usar el espectro extendido es su
habilidad de discriminar contra la interferencia multicamino. Una implementación del
receptor Rake para secuencia directa permite que los canales de señal individual sean
detectados por separado y coherentemente combinados con otros canales. Esto no sólo
tiende a prevenir pérdidas graduales, sino que también proporciona un efecto de diversidad
de canales resultando unos enlaces muy robustos en comunicaciones móviles terrestres.
Cuando la trama es recibida puede llegar con cambios de fase o retardos de tiempo,
esto se soluciona al alinear la trama en la etapa de muestreo, posteriormente se
desengancha cada señal y los datos son combinados para tener un enlace más robusto.
73
Figure 31. Estructura del receptor Rake.
Figure 32. Procedimiento de los canales en el receptor Rake.
4.6. Arquitectura de Red Celular UMTS
Las redes de la 3G requerirán elementos nuevos en la red de radio y en la red central,
ya que se ha diseñado una nueva interfaz aérea. Esto requerirá que algunos elementos de
las redes de GSM sean cambiados o transformados. La arquitectura general de UMTS, al
igual que en GSM, la podemos dividir en tres partes:
UE ( User Equipment-Equipos de usuario)
UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network- Red de Acceso de Radio Terrestre UMTS)
CN (Core Network- Red principal)
Tanto UTRAN como CN son considerados como la columna vertebral de UMTS, estos
dos elementos están formados por todos los protocolos y modos físicos.
74
Así mismo la arquitectura UMTS consiste en dos dominios de red:
El de circuito conmutado, que se sustenta en los MSC (Centro de Conmutación Móvil)
El de paquete conmutado, que se sustenta en los GSN (Nodos de Soporte GPRS).
Estos dominios son soportados por dos estructuras separadas y paralelas. La primera
transporta el tráfico de voz, mientras que la segunda estructura está basada en tecnologías
derivadas del mundo IP y transporta tráfico de datos. Los dos dominios están conectados al
acceso de red, el cual es compartido por ambos tipos de tráfico a través de la interfaz Iu.
75
Figure 33. Arquitectura de la red celular UTRAN.
4.6.1. Equipo de Usuario UE
El UE consiste en el equipo terminal del usuario formado por el ME (Terminal móvil) y
por el USIM (Tarjeta que almacena la identidad del usuario y que lleva a cabo los algoritmos
de autentificación y encriptación).
El terminal UMTS pasará de ser un simple dispositivo, útil solamente para realizar
conversaciones telefónicas, a convertirse en un potente dispositivo de comunicaciones con
capacidades avanzadas de imagen y sonido, como videotelefonía o videoconferencia, acceso
a información similar a un ordenador individualización de portales, servicios personalizados
y basados en la localización del usuario.
4.7. Arquitectura UTRAN
UTRAN consiste básicamente en un conjunto de Subsistemas de Red de Radio RNS
(Radio Network Subsystems) conectados a la red central.
Figure 34. Arquitectura detallada de la red UTRAN.
76
El RNS a su vez de divide en varias entidades:
RNC (Controlador de Red de Radio): Es el gestor entre el dominio de radio y el de la red, es decir, es el controlador.
Nodo B: Supervisa un conjunto de células que podrán ser Frequency Division Duplex-FDD, Time Division Duplex-TDD, o ambas en conjunto.
El nodo B y el RNC permiten gestionar, la capacidad de los sistemas de radio móviles,
que habilitan el mantenimiento de una conexión de radio cuando el usuario se mueve de
una célula a otra (handover), y las condiciones para mantener una conexión entre el
terminal móvil y la red, incluso con más de una estación base (macrodiversidad).
El nodo B es la unidad física para la radio de transmisión/recepción con las células.
Una o más células pueden ser gestionadas por él. Se conecta con el UE mediante la interfaz
aérea Uu y con el RNC vía al Asynchronous transfer Mode (ATM) de Iub.
La tarea principal del nodo B es la conversión de datos a y desde la interfaz aérea Uu,
incluyendo la corrección de errores (FEC) y el desplazamiento de fase de la modulación
(QPSK) en la interfaz aire. Mide la calidad y la fuerza de la conexión y determina la tasa de
error del marco (FER), transmitiendo estos datos al RNC como informe de la medida para
combinar el handover y la macrodiversidad. El nodo B permite al UE ajustar su energía
usando comandos de control de energía de la transmisión. Los valores predefinidos para el
control de energía proceden del RNC.
El RNC utiliza la interfaz de Iur, que no tiene ningún equivalente en GSM para dirigir el
recurso de radio, eliminado esa carga de las funciones de control de la CN. La interfaz Iur
por un lado permite una continua movilidad, en cuanto a transmisiones entre RNS que no
son perceptibles para el usuario (gracias a la macrodiversidad). Por otro lado, aligera la
carga en los procedimientos de la red central, limitando los casos en los cuales la red central
debe actuar sobre aquéllos en los que este interfaz no está presente. En UTRAN, diferentes
RNC pueden estar conectadas entre ellas a través de la intefaz Iur.
El RNC y el nodo B son los dos nuevos elementos que se introducen dentro de la
arquitectura celular en la UTRAN. El RNC reemplazará al BSC y el nodo B a la BS que se
encontraba en GSM.
77
4.7.1. Red Central (Core Network)
Es la infraestructura de conmutación y routing (encaminamiento), también llamada
núcleo de red. La red central es el componente de la red que establece la comunicación
entre las múltiples secciones de la red de acceso, la cual recoge el trafico directamente de
varias estaciones base de radio.
Inicialmente, la nueva red de conmutación (Core Network), distinta de la existente
de GSM, se compone de dos redes independientes, una para voz (conmutación de circuitos)
y otra para datos (conmutación de paquetes). En la capa de conectividad y control nos
encontramos con una red muy similar a la de GSM/GPRS, con la única diferencia que los
nodos han sido modificados para soportar la interfaz con la nueva red de acceso UTRAN.
Figure 35. Arquitectura de la red de acceso a GSM-GPRS / UTRAN.
78
Las interfaces de la red UTRAN se pueden clasificar en internas y externas. Dentro
de las primeras tenemos:
Interfaz Iub. Interfaz entre los nodos B y el RNC que permite el transporte de las tramas radio desde el UE hasta el RNC. Utiliza el protocolo NBAP de señalización.
Interfaz Iur. Permite la ejecución de traspasos suaves. Proporciona funciones de macrodiversidad provenientes de la tecnología CDMA.
En los externos tenemos:
Interfaz Iu. Se encuentra entre el RNC y la MSC (lu-Cs) o SGSN (lu-PS). El protocolo de señalización que utiliza es el RNAP (Radio Access Network Aplication Part – Parte de Aplicaciones de Redes de Radios de Acceso).
Interfaz Uu. Es la interfaz que se encuentra entre el móvil y el nodo B. Se basa en la tecnología WCDMA.
4.7.2. Evolución de la Red de Acceso
A continuación se describen las principales características de la red de acceso UTRAN
y el CN para las diferentes versiones contempladas:
R-99:
Red de acceso radio basada en ATM.
Nucleo de red GSM + GPRS.
R4:
Red de acceso radio basada en ATM.
Dominio conmutación de circuitos independiente de transporte.
Voz/ATM y Voz/IP.
79
Arquitectura toda IP.
R5:
Red de acceso radio basada totalmente en IP.
Sobrecarga de cabeceras IP.
Multipexación de tráfico de varios usuarios.
Segmentación de paquetes de datos.
Soporte de mecanismos de QoS en IP.
Integración total.
4.8. Interfaz Aérea
Considerando los principios de la técnica de acceso CDMA especificaremos las
características de la interfaz aérea en WCDMA. Esta, como todas las interfaces de radio
posee un ancho de banda, una frecuencia de operación, técnicas de acceso, modulación,
codificación, así como dispositivos que pueden ser utilizados por el gran ancho de banda, y
también de algunos procedimientos propios del sistema.
4.8.1. Características Generales del Canal de Radio
Los canales físicos son definidos por una frecuencia portadora específica, un código
de scrambling, un código de canalización, y un periodo de tiempo.
El ancho de banda es de 5MHz, la velocidad de chip es de 3,84 Mcps. El tiempo de
duración de una trama es de 10 ms, y cada trama está dividida en 15 slots (2560 chips/slot a
velocidad de chip de 3,84 Mcps). También, podemos observar que dependiendo del factor
de ensachamiento SF la tasa de bit de cada usuario puede variar dentro de un mismo canal.
80
En UTRA TDD hay una componente TDMA ( Time Division Multiple Access) además
de la DSCDMA. Por eso este acceso también se ha denominado como TDMA/CDMA.
Figure 36. Ancho de banda de los canales WCDMA.
La velocidad de la información del canal varia con la rapidez de símbolo, y se deriva
de la tasa de chip 3,84 Mcps y del factor de ensanchado (spreading factor, SF). El SF varía de
256 hasta 4 para el uplink de FDD, de 512 a 4 para el downlink FDD, y de 16 a 1 para TDD. En
consecuencia las velocidades de modulación, sin multicodigo, oscilan entre 960 k símbolos/s
y 15 k símbolos/s para FDD, y para TDD entre 3,84 M símbolos/s y 240 k símbolos/s. El
esquema de modulación es QPSK.
4.9. Canales
81
UTRAN tiene establecidos tres conceptos de tipos de canales, el físico que existe en la
interfaz aérea, y está definido por un código de ensanchamiento y una frecuencia, el de
transporte usado en la interfaz entre las capas 1 y 2, este define como será enviada la
información, esto es en canales dedicados o comunes, y los canales lógicos que existen en la
capa 2 y especifican el tipo de información a enviar. Existen dedicados y comunes, los
dedicados son para un solo usuario y los comunes son para varios usuarios.
4.9.1. Canales de Radio Físicos
Los canales físicos se definen en UTRA mediante una frecuencia, un código de
scrambling y canalización, un slot de tiempo y la fase relativa (0 ó ½).
Además, relacionados con los canales físicos se define:
Trama Radio. Tiene una duración de 10 ms (38400 chips) y se divide en 15 intervalos de tiempo (slots). La duración de trama corresponde a un periodo de control de potencia.
Slots o Intervalos de Tiempo. Unidad que lleva campos con bits y tiene una duración de 2/3, lo que corresponde a 2560 chips. Dependiendo de la tasa de bits del canal físico varía el número de bits por slot. Para ambos modos, FDD y TDD existen canales físicos, quienes poseen ciertas características, que son enumeradas abajo. Los canales que utiliza TDD son menos que los de modo FDD.
Figure 37. Estructura de la trama del modo FDD.
82
Para cada modo de operación FDD y TDD existen casi los mismos canales físicos,
aunque con algunas diferencias. Esto se refiere a características propias como el SF o la
organización de los bits y de la información que transportan.
En UMTS los canales lógicos definen el tipo de datos que son transmitidos. Estos
canales definen también los datos ofrecidos por la capa MACA. Se dividen en canales de
control y canales de tráfico.
4.9.2. Canales de Transporte
Los canales de transporte definen como y con cual tipo de características son
transferidos los datos por la capa física. Estos datos son un nuevo concepto de canales si se
compara con GSM.
Existen dos tipos de canales de transporte: comunes y dedicados. La diferencia entre
ellos se encuentran en que los primero se caracterizan por ser un recurso repartido entre un
grupo de usuarios en una celda (usan direccionamiento explicito), mientras que los
dedicados son recursos exclusivos, identificados por un código y una cierta frecuencia.
4.9.3. Procedimiento de la Capa Física
Existen varios procesos que se deben tomar en consideración como parte del
desempeño de un sistema de telefonía celular, algunos de estos procedimientos, el caso del
handover, son afectados por la técnica usada en la interfaz aérea, otras, como el control de
potencia, son resultados de las características del canal, más específicamente del gran
ancho de banda manejado. Pero sin duda, representan un factor de eficiencia que se
incorpora a los sistemas celulares, y deben ser considerados.
4.9.4. Control de Potencia
83
En la siguiente figura podemos observar que hay tres terminales transmitiendo en
una célula situados a distancias diferentes de la estación base, esto ocasiona que cada uno
tenga perdidas de propagaciones distintas. Si la potencia transmitida por estos terminales es
la misma, las señales de los emisores más cercanos llegarían a la estación base con más
potencia que las de los lejanos, quedando estas últimas enmascaradas, y la Relación Señal a
Interferencia (Signal to Interference Ratio, SIR) no sería suficiente para MS-1 y MS-2, la señal
de estas terminales no será detectada por la BS. Este efecto se conoce con el nombre de
Efecto Cerca-Lejos (Near-Far Effect).
84
Figure 38. Problemas del efecto cerca-lejos.
Para resolver este problema es preciso utilizar técnicas de control de potencia, de
forma que todas las señales lleguen a la estación base con el mismo nivel de potencia. Esto
se consigue haciendo que cada usuario emita con una potencia distinta en función de su
distancia, condiciones de propagación y carga del sistema. Al utilizar control de potencia, se
reduce la interferencia y, por lo tanto, se maximiza la capacidad total del sistema y además
se reduce el consumo de los terminales móviles que se encuentren más cerca de la estación
base. El control de potencia debe tener tres características: exactitud (del orden de 1dB),
rapidez para compensar los desvanecimientos, y un gran rango dinámico para controlar
móviles cercanos y alejados.
Para lograr este control de potencia hay dos tipos de algoritmos de control de
potencia en UMTS:
Control de Potencia en Lazo Abierto (Open-Loop Power Control). Esta técnica trata de estimar las perdidas del canal para calcular la potencia con la cual transmitir.
Control de Potencia en Lazo Cerrado (Closed-Loop Power Control). Esta técnica mide la SIR de la señal recibida en la BS, proveniente de un UE, y envía un comando de Control de Potencia de Transmisión (Transmit Power Control, TPC), indicando si es necesario aumentar o reducir la potencia.
Normalmente se utiliza un control de potencia en lazo abierto para transmisiones de
corta duración, y un control de lazo cerrado para transmisiones de duración más larga.
La potencia de la estación base puede causar interferencias en otras células, es por
eso que también se necesita utilizar un control de potencia en el DL. Pero en este caso los
cálculos son hechos en la entidad que recibe la señal. Esto significa un mayor tiempo en
conocer la respuesta. Este tipo de control es más eficiente que el de lazo abierto pero, como
85
se menciono, requiere mayor tiempo, por lo cual no puede reaccionar rápidamente contra
cambios rápidos en el canal, ni cuando el móvil se desplaza a velocidades elevadas.
4.9.5. Control de Potencia de Lazo Abierto
El control de Potencia de Lazo Abierto (Open Loop Power Control) se produce cuando
un usuario decide acceder al sistema. Inicialmente, este nuevo usuario no estará controlado
en potencia, con lo cual accederá al sistema con un nivel de potencia inicial que será una
variable aleatoria. Si esta potencia inicial no es suficiente para ser atendido, la incrementara
a intervalos constantes en dB, hasta que reciba confirmación de la estación base que su
señal ha sido recibida. Si desde un primer momento la potencia hubiera sido excesiva,
habría entrado directamente a ejecutar los algoritmos de control de potencia.
Este tipo de control requiere que la entidad que transmite mida la interferencia de
canal, y ajuste su potencia de transmisión acorde a esta. Esto se puede hacer rápidamente
pero el problema es que la interferencia de canal puede cambiar de un momento a otro y la
estimación hecha pude ya no servir. Conocimiento constante del estado del canal, ya que
tanto el UL y el DL comparten el mismo canal de radio.
4.9.6. Control de Potencia de Lazo Cerrado
El primer método, el control de potencia en lazo abierto, no tiene en cuenta la
naturaleza característica de los rápidos e impredecibles desvanecimientos Rayleigh. La
función de transferencia de estos canales es impredecible, cambia rápidamente y es
diferente en cada trayectoria y por tanto es diferente en la conexión BS a UE o downlink y
en la conexión UE a BS o Uplink. El segundo método, el control de potencia en lazo cerrado,
es capaz incluso de corregir los desvanecimientos si se hiciera lo suficientemente rápido. En
la tecnología CDMA es, por tanto, preferible un control de potencia en lazo cerrado. Así es
especificado en la normativa UMTS.
86
Se realiza en los dos enlaces. En el uplink el RNC establece la VER para el servicio
solicitado y a partir de ella calcula la relación señal interferencia SIR objetivo enviados al
nodo B, el estima la SIR en el UL y la compara con la recibida, determinando si la potencia
del móvil debe ser incrementada o decrementada (esto lo hace con los bits de TPS). Esta
operación se realiza 1500 veces por segundo y recibe el nombre de Inner Loop (Lazo
Abierto) o de fase Closed Loop Power Control (Lazo Cerrado de Control de potencia).
Por otra parte cada 10 ms el RNC calcula la SIR y ajusta la SIR objetivo. A este proceso
se le conoce con el nombre de Outer Loop (Lazo Exterior) y es controlado por la capa RRC.
En el downlink los usuarios reciben distinta interferencias de las demás células en función
de su posición, y por lo tanto hay que variar las potencias para tener una SIR fija (esta
situación se da por ejemplo, en el borde de cobertura celular). En este caso el UE manda los
bits TPC al nodo B e n función de la SIR estimada y de la que tiene como objetivo.
Figure 39. Procedimiento para el control de potencia de lazo cerrado.
4.9.7. Handovers
Los tipos de handovers que se pueden tener son:
Handover (HO). Entre sistemas de tercera Generacion (3G – 3G).
87
Intrafrecuencia Soft / Softer Handover (Traspaso Suave o Continuo). Traspaso con continuidad en el que un móvil se comunica con una nueva estación base sin interrumpir la comunicación con la actual. Solo se puede realizar con estaciones base que tengan una asignación de frecuencias idénticas. Si es entre dos sectores de una misma estación base se denomina Softer Handover.
Interfrecuencia o Intermodo Hard Handover (Traspaso Abrupto).
Este tipo de traspaso se da en las siguientes situaciones:
1. Traspaso entre células que utilizan frecuencias portadoras distintas.
2.Traspaso entre operadores/sistemas distintos de UTRA que utilizan frecuencias portadoras diferentes FDD/FDD, FDD/TDD y TDD/TDD.
4.9.8. Hard Handover
El hard handover (HHO) es también conocido como handover interfrecuencia. Durante
este HO la frecuencia de radio usada por el UE es cambiada. En este HO, el UE deja de
transmitir en una frecuencia antes de cambiar a la siguiente y seguir transmitiendo. Este
proceso es notado por el usuario, sin embargo, es posible hacerlo mas desapercibido
utilizando el Modo Comprimido (Compressed Mode).
Este tipo de HO es difícil de llevar a cabo, ya que todo el tiempo el canal está siendo
ocupado, y no hay tiempos libres para las mediciones interfrecuencias. Para evitar este
inconveniente se utiliza el modo comprimido. Pero la utilización de este modo afecta al
canal haciendo que tenga un desempeño pobre. No existe algún comando o algoritmo
especifico para llevar a cabo el HO. El HHO es solo una serie de reconfiguraciones del enlace
de radio, si esta reconfiguración incluye un cambio de frecuencia, entonces existe el HHO.
4.9.9. Soft Handover
88
El traspaso con continuidad o soft handover permite realizar un traspaso de una
célula a otra sin cambiar de modo (FDD/TDD) ni de portadora, de tal manera que la llamada
no se corta. El traspaso se hace antes que esto ocurra y como además se trabaja en la
misma banda de frecuencias no se producen microcortes. Esto es así gracias a que se
establece una conexión en paralelo.
Otra modalidad de traspaso con continuidad es el softer handover, que consiste en el
traspaso entre sectores pertenecientes a una misma estación base. Los dos sectores utilizan
las mismas frecuencias y el traspaso con continuidad se realiza en la frontera entre dos
sectores adyacentes.
Figure 40. Hard y softer handover.
Para llevar a cabo el traspaso con continuidad se emplean técnicas de
macrodiversidad/microdiversidad, que permiten la comunicación simultánea de un móvil
con varios Nodos B o bien con varios sectores de un Nodo B. En el enlace de subida, gracias
al receptor de barrido (Rake Receiver), el UE puede combinar juntas las señales
provenientes de todo los nodos B en su conjunto activo; igualmente, en el enlace de bajada,
las señales recibidas por las distintas FES relacionadas con las celdas satélite en el conjunto
89
activo de un cierto UE, se pueden combinar juntas (la red fija debe estar provista para esta
misión).
4.9.10. Modo de Operación Comprimido
El Modo comprimido (Compressed Mode) es un estado que adopta la transmisión de
UTRA, en este caso, una trama es comprimida en el tiempo, lo cual deja una brecha de
tiempo libre, que el sistema utiliza para realizar medición de parámetros inter-frecuencias,
con estos parámetros puede saber el grado de contaminación, el nivel de potencia de
transmisión de los UE, así como mediciones que ayudaran a controlar procesos, como el
control de potencia y el HHO.
Pero este modo tiene sus inconveniencias, principio al comprimirlo, se necesita mayor
potencia por parte de los dispositivos, lo cual afecta la cobertura del sistema, además el
control de potencia no puede trabajar durante este periodo, lo que afecta la capacidad del
sistema.
4.9.11. Proceso de Ensanchamiento (Spreading)
Se utilizan para separar los canales físicos de datos y de control de un mismo UE, y en
el DL para dividir las conexiones de diferentes usuarios dentro de una celda. Son códigos
cortos de 256 chips (en DL es posible 512 chips) y canalización y el scrambling, este también
varia para el DL y el UL.
Figure 41. Proceso de ensanchamiento para los canales físicos del downlink.
90
4.9.12. Códigos Ortogonales (Canalización)
En el proceso de canalización, la secuencia de datos es multiplicada por un código de
canalización, estos códigos deben ser ortogonales entre sí, y la correlación entre ellos es de
cero. Esto asegura que cuando dos datos individuales son multiplicados por códigos de
canalización, única y exclusivamente, puedan ser decodificado si se posee el código exacto.
Un par de códigos se dice que son ortogonales si la correlación cruce es cero: un
código ortogonal tiene un número igual de 1s y 0s. Se puede demostrar que un código de m
bits tiene solamente m códigos ortogonales teniendo un número igual de unos y ceros por
código. Debido a esto una secuencia PN de 64 bits solo tiene 64 códigos ortogonales de
secuencias PN, por lo que un código ortogonal tiene dos propiedades básicas,
un número igual de unos y ceros, y la correlación cruce se igual a cero.
Los códigos de canalización están basados en la técnica OVSF (Orthogonal Variable
Spreading Factor – Factor de Ensanchamiento Ortogonal Variable).
Los códigos son completamente ortogonales, no interfieren con ningún otro si están
sincronizados en el tiempo. Así, los códigos de canalización pueden separar no solo usuarios,
sino también diferentes transmisiones provenientes de la misma fuente. En el downlink
pueden separar diferentes usuarios dentro de una célula o sector.
Dado que estos códigos son limitados, deber ser rehusados en cada célula; y esto
puede causar interferencia si se usan en dos células adyacentes. Para eso es que utilizan los
códigos de cifrado (scrambling), reduciendo la interferencias entre radio bases.
4.9.13. Códigos de Pseudo-Ruido (Scrambling)
En el proceso de scrambling la secuencia, ya codificada anteriormente, es
multiplicada por un código de pseudo ruido. Los códigos pueden ser de dos tipos, códigos
largos que son códigos Gold (Oro) de 10 MS de periodo, y los códigos cortos también
llamados S(2). En el downlink estos códigos son usados para reducir la interferencia inter-BS.
Generalmente cada nodo B posee solo un código de scrambling, cuando las células son
sectorizadas pueden tener tantos como sectores existan para separarlas entre sí. En el
91
uplink son utilizados para separar terminales, pero solo pueden separar los canales físicos
de un usuario, ya que los móviles no están sincronizados en el tiempo.
La secuencia Pseudorandom-noise, PN(Ruido Pseudoaleatorio) es usada
ampliamente en los sistemas digitales de comunicación para la mezcla de datos debido a sus
propiedades aleatorias. Estas propiedades aleatorias son generadas por un registro de
cambio que tiene cierta retroalimentación. Dos señales de dos diferentes estados del
registro de cambio son añadidas para obtener una tercera señal, la cual es retroalimentada
a otro estado del registro de cambios, de esa forma se obtienen las propiedades aleatorias.
El número de elementos de retroalimentación depende del tipo de función y la longitud del
registro del cambio. El número total de secuencias aleatorias que pueden ser generadas
dependiendo del número de bits de un registro de cambio de m bits esta dado por:
Por ejemplo, un registro de cambio de 3 bits genera 7 distintas secuencias
aleatorias. De manera similar un registro de cambio de 64 bits genera
Secuencias aleatorias. Estas secuencias aleatorias se repiten con el mismo patrón aleatorio.
Aunque existen numerosas secuencias PN disponibles, solo unas cuantas de ellas son usadas
para comunicaciones celulares debido a sus propiedades de correlación únicas. Estos son
códigos únicos conocidos como códigos ortogonales y tienen una correlación de cruce igual
a cero.
4.10. Técnicas de Modulación
El UL y el DL tienen diferencias en cuanto a modulación se refiere, aunque funcionen
sobre las mismas bases. En el DL los datos y el control de la información son multiplexados
juntos, si no hay datos por transmitir solo se mandan bits de control de potencia.
En el UL los datos de información y los de control no pueden ser multiplexados juntos,
simplemente se modulan.
4.10.1. Modulación de Datos
92
Para el modo FDD la modulación en el UL y el DL son casi lo mismo, en el uplink se
utiliza QPSK y en el downlink QPSK, y 16QAM para el HSSCCH.
Figure 42. Modulación QPSK para downlink y uplink.
Las señales de espectro extendido son demoduladas en dos pasos:
1.La modulación en extensión del espectro es eliminada.
2.La señal es demodulada.
El proceso de desensanchar una señal es correlación. La señal de espectro extendido
es desensanchada cuando se consigue la apropiada sincronización del código ampliado
entre el transmisor y el receptor. La sincronización es el aspecto más difícil del receptor. Se
destino gran cantidad de tiempo, investigación y esfuerzo para desarrollar y mejorar las
técnicas de sincronización que en cualquier otra área de la técnica del espectro extendido.
El problema de la sincronización es descompuesto en dos partes: adquisición inicial y
seguimiento.
Hay varios métodos para resolver el problema de la sincronización, muchos de ellos
requieren una gran cantidad de componentes para ser implementados, pero quizás, el
avance más importante ha sido el procesamiento digital de la señal (DSP – Digital Signal
93
Proccesing) y los Circuitos Integrados de Aplicación Especifica (ASIC – Application Specific
Integrated Circuits).
Los DSP proporcionan funciones matemáticas de alta velocidad que pueden dividir la
señal de espectro extendido en pequeñas partes y analizarlas para sincronizarlas y de-
correlacionarlas.
Los chips ASIC reducen el costo usando tecnología VLSI y creando bloques de
construcción genéricos que pueden ser usados para cualquier tipo de aplicación que el
diseñador desee.
4.11. Codificación de Canales
EL propósito de codificación de canales es proteger la información en contra de los
efectos nocivos (ruido, interferencias, multipropagacion, etc.) para mejorar la calidad de la
transmisión. Consiste en añadir unos bits de redundancia ( el numero de bits es multiplicado
por 2 ó 3) a los de la fuente.
El sistema WCDMA utiliza la corrección y detección de errores. El esquema de
codificación del canal es una combinación de estos dos procesos.
Dependiendo de la QoS requerida en términos de BER (Bit Error Rate – Tasa de Bits
Erróneos) y retraso se usan diferentes esquemas de codificación. Los siguientes son:
Convolucional.
Turbo código
Sin codificación
La codificación convolucional es más simple que el turbo código y presenta un
retraso de proceso menor, aunque ofrece peor protección que el turbo código.
CAPITULO V: Glosario
2G (Second generation of Wireless Communications Systems)
94
Sistema celular de comunicaciones inalámbricas que usa técnicas digitales de transmisión y avanzadas técnicas de control para un mejor rendimiento de las comunicaciones de voz. Provee facilidades especiales y capacidades limitadas para mensajería digital.
3G (Third generation of Wireless Communications Systems)
Se trata de la última generación de comunicaciones inalámbricas. Todas sus propiedades, principalmente mayor ancho de banda que facilita accesos a servicios de datos, que se encuentran descriptas en el presente trabajo.
3GPP (3G Partnership Project – WCDMA)
Proyecto cooperativo global por medio del cual se busca la estandarización de la interfaz de aire WCDMA.
3GPP2 (3G Partnership Project 2 – CDMA2000)
Organización dedicada al desarrollo de la especificación del estándar global CDMA2000.
ATM (Asynchronous Transfer Mode)
Tecnología de banda ancha para la transmisión de señales de telecomunicaciones de gran capacidad. Además, ATM proporciona flexibilidad considerable, puesto que un cliente individual puede adaptar la disponibilidad de una conexión conmutada a sus requisitos actuales.
BPSK (Binary Phase Shift Keying)
Tipo de técnica de modulación de fase que usa 2 portadoras de fases diferentes para representar señales digitales (1 y 0).
BS BASE STATION (Estación Base)
Equipamiento del lado de la red en una comunicación inalámbrica. La estación base contiene la torre, antenas y equipamiento de radio necesarios para que los dispositivos de comunicación inalámbrica se puedan conectar a la red.
BSC (Base Station Controller)
Dispositivos y software asociado con una estación base que le permite a un terminal móvil registrase en la celda, asignar canales de control y trafico, implementar el handoff y llevar adelante procedimiento de inicio y fin de llamada.
BSS (Base Station Subsystem)
95
Porción de una red GSM que incluye BS,BSC y transcoders, en caso que estos últimos sean usados.
BTS (Base Transceiver Station)
Aunque las especificaciones difieren para cada sistema, el BTS efectua la comunicación de radio con las estaciones móviles (MS) O terminales móviles, via su sistema de radio acceso respectivo y transmite/recibe señales hacia/desde los RNC situados a lo largo de las rutas de transmisión.
Burst
Termino asociado generamente a sistemas TDMA que describe un grupo de bits u otro tipo de información transmitida por el sistema.
CDG (CDMA Development Group)
Organización técnica dedicada al desarrollo de la tecnología CDMA y a su promoción a nivel mundial.
CDMA (Code Division Multiple Access)
Uno de vario métodos digitales inalámbricos de transmisión en el cual señales se codifican usando secuencias pseudo-aleatorias especificas, o código, para definir el canal de comunicaciones. El receptor, conociendo este código, lo puede utilizar para descifrar la señal recibida con la presencia de otras señales en el canal. Esta es una de varias técnicas de pread spectrum, que permite a usuarios múltiples compartir el mismo espectro de radiofrecuencias asignando a cada usuario activo un código único. CDMA ofrece una eficiencia espectral mejorada sobre la transmisión analógica, lo cual permite un mayor reutilización de la frecuencia. Otras de las características de los sistemas CDMA es que reducen las caídas de llamadas, aumentan la vida útil de las baterías y ofrecen una transmisión más segura.
CDMA 2000
Tecnologia de transmisión de radio para la evolución de CDMA0NE/IS-95 de banda angosta hacia 3G con el agregado de portadoras multiple.
DL(Downlink)
Camino de trasmisión de la estación base hacia el terminal móvil.
DS (Direct Sequence)
96
Proceso de expansión espectral en el cual el flujo de información es multiplicada, usando técnicas de compuertas OR, por un código pseudoaleatorio de alta velocidad para generar la señal de espectro expandido.
DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)
Tipo de modulación de espectro expandido que usa técnicas de secuencia directa para lograr la expansión espectral.
DWDM (Dense wavelength Division Multiplexing)
Es una técnica de transmisión de señales a través de fibra óptica por multiplexacion de longitudes de onda. Varias señales portadoras (ópticas) se transmite por una única FO utilizando distintas longitudes de onda de un haz laser cada una de ellas.
EDGE (Enhanced Data for GSM Evolution)
Tecnología que permite a GSM tener capacidades similares para el manejo de servicios propios de 3G. EDGE se desarrolló para permitir la trasmisión de grandes cantidades de datos a alta velocidad, hasta 384 Kbps.
EIA (Electronic Industry Association)
Asociacion comercial y de estándares que fijan su organización en USA.
ERP (Effective Radiated Power)
La potencia de una estación base de telefonía celular se describe habitualmente mediante su potencia radiada, que se expresa en watt(W). La potencia se puede expresar también como potencia de transmisión (en watt) y como ganancia de la antena.
ETSI (European Telecommunications Standard Institute)
Ente europeo de estandarización para el área de las telecomunicaciones.
FCC (Federal Communications Comision)
Cuerpo regulatorio gubernamental del área de tecnologías de telecomunicaciones en USA.
FDD (Frequency Division Duplex)
Tecnologia de radio usada en espectros apareados. Se aplica en sistemas celulares como GSM.
97
FDMA (Frequency Division Multiple Access)
Metodo que permite a multiples usuarios compartir el espectro de frecuencias por medio de la asignacion a cada usuario active de un canal de frecuencias determinado.
GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying)
Técnica de modulación que incluye el filtrado gaussiano de la señal dato antes de ser aplicada al modulador de fase. Esto resulta en el uso de un espectro más angosto y un mejor rendimiento en lo que hace a interferencia de canales adyacentes.
GPRS (General Packet Radio Service)
Tecnologia de paquetes de datos que permite alta velocidad (115 Kbps), Internet wireless y otros tipos de comunicaciones de datos sobre una red GSM.
GPS (Global Positioning System)
Sistema de radionavegación mundial desarrollado por el Departamento de Defensa de USA. Además de sus aplicaciones militares, se usa para navegación marítima, aérea y terrestre; y como referencia de sincronismo en redes CDMA.
GSM (Global System for Mobile Communications)
Desarrollado originalmente como un estándar europeo de telefonía móvil digital. Actualmente es el sistema de telefonía móvil más popular en todo el mundo.
Handoff
Proceso de transferir una llamada en progreso de la estación base o celda actual hacia otra sin interrupción de la misma a medida que el terminal móvil se mueve fuera del rango de cobertura de la estación móvil actual.
Hard Handoff
Termino usado para describir el handoff en sistemas CDMA cuando involucra un cambio de frecuencia del canal de tráfico.
HLR (Home Location Register)
Unidad funcional responsable del gerenciamiento de los clientes móviles. Dos tipos de informaciones se almacenan en un HLR: información del cliente y parte de información de movilidad, que incluye restricciones posibles de llamadas entrantes/salientes. El HLR almacena además números IMSI, MS, SNB; direcciones de VLR (SS7) y datos de servicios de valor agregado del cliente.
HSCSD (High Speed Circuit Switched Data)
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Tecnología que permitía una mayor velocidad de transmisión (hasta 57 Kbps) primitivamente en sistemas GSM.
IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)
Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos.
IMT-2000 (International Mobile Telecommunicatios 2000)
Termino usado por ITU para describir la telefonía móvil de tercera generación.
IP (Internet Protocol)
Conjunto de instrucciones que definen como la información es dirigida y como viaja entre sistemas vía internet.
IS-95 (Interim Standard 95)
Estándar móvil digital original, basado en CDMA
ISDN (Integrated Services Digital Network)
Tecnología que ofrece comunicaciones de voz de alta velocidad, fijas y conmutadas; transmisión de datos y video sobre la red telefónica de cobre existente. El servicio se basa en uno o más canales digitales de 64Kbps y no usa los módems tradicionales.
ITU (International Telecommunications Union)
Agencia de las Naciones Unidas que trata temas referidos a las telecomunicaciones.
LAN (Local Area Network)
Red de datos pequeña que cubre un área limitada, como un edificio o grupo de ellos.
Iu
Interfaz estandarizada entre un RCN y un subsistema de paquetes, por ejemplo RNC-3GSGSN.
Iub
Interfaz estandarizada entre una estación base y RNC.
Iur
Interfaz abierta entre RNC.
MAC (Medium Access Control)
Protocolo que arbitra el acceso entre los nodos de una LAN inalámbrica.
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Macrocelda
Celda de gran tamaño en sistemas inalámbricos, capaz de brindar cobertura en un área físicamente importante. Se usan generalmente en áreas rurales y otras áreas donde las densidades de tráfico y clientes, es baja.
MAP (Mobile Application Part)
Protocolo usado en las capas inferiores de la pila de protocolos SS7 (TCAP, SCCP y MTP). Se utiliza para la comunicación entre varios registros y entre diferentes MSC.
Microcelda
Estación base con un área de cobertura muy pequeña diseñada para proveer servicios en áreas con gran densidad de usuarios móviles. Normalmente se usan en aeropuertos, centro de convenciones, comerciales y áreas similares.
MS (Mobile Station)
Termino usado para describir el terminal de un cliente en una red móvil inalámbrica.
MSC (Mobile Switching Center)
Equipo que provee las funciones de conmutación en una red celular de 2G. Conmuta todas las llamadas entre un MSC y el PSTN y otros terminales móviles.
Multipath
Fenómeno de propagación caracterizado por el arribo de múltiples versiones de la misma señal desde distintas localizaciones y con diferencias temporales como consecuencia de varios caminos de transmisión, de longitudes de recorrido diversos.
OSI (Open System Interconnected)
Modelo de referencia que describe una estructura de capas para modelar la interconexión y el intercambio de información entre usuarios de sistema de comunicaciones.
OVSF (Orthogonal Variable Spreading Function)
Conjunto de códigos spreading derivados de una estructura de árbol de códigos ortogonales. Se emplean para la canalización en sistemas IMT-2000/UTRA.
Paging
Servicio de detección de radio para enviar alertas a clientes móviles (mensaje en la casilla de voz, informa sobre una inminente llamada entrante, etc.) y envío de mensajes (SMS).
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PCS (Personal Communications System)
Termino comercial para denominar una gran variedad de servicios digitales inalámbricos ofrecidos sobre la banda de 1900 MHz.
Picocelda
Celda muy pequeña dentro de una red móvil para aumentar la capacidad dentro de edificios.
PLMN (Pubic Land-Mobile Network)
Termino usado en Europa para describir un sistema basado en GSM.
Potencia de transmisión y Ganancia de la Antena
La potencia de transmisión es una medida de la potencia total, mientras que ERP es una medida de la potencia en el haz principal. Si una antena fuera omnidireccional y con una eficiencia del 100% entonces su potencia de transmisión y su ERP serian iguales. Pero, en general, las antenas de estaciones base de telefonía celular no son omnidireccionales; oscilan entre moderadamente direccionales (antenas de baja ganancia) y altamente direccionales (antenas de alta ganancia). El hecho que sean direccionales significa que concentran su potencia en algunas direcciones y emiten mucha menos potencia en el resto.
PSTN (Public Switched Telephone Network)
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CONCLUSIONES
Durante el periodo que duro esta práctica profesional, se han podido sacar muchas
conclusiones al respecto del trabajo que se realizo.
1. La programación de un sistema PBX no es tarea fácil, se debe tener cierto
conocimiento en el área y dominar claramente los conceptos que involucran este
tipo de sistemas, algunos de ellos mencionados en el glosario de términos.
Principalmente el problema fundamental radica en que la universidad no se toca
el tema de las centrales telefónicas privadas de manera que se tenga una idea
más clara del poder que tienen estos sistemas para hacer cualquier cosa que el
administrador de la red telefónica disponga.
2. El segundo problema en mi caso fue el idioma, ya que la ayuda del sistema PBX y
toda la documentación que encontré disponible estaba en el idioma Inglés,
principalmente algunos términos que no tienen una traducción coherente con el
tema, en algunas ocasiones se escriben dichos términos en ingles para mantener
el mayor nivel de entendimiento posible.
3. Los sistemas PBX son muy estables, bajo ninguna circunstancia dejan de operar,
se puede decir que todas sus configuraciones se aplican inmediatamente, las
licencias se introducen en funcionamiento se instalan sin ningún problemas,
inclusive para la conexión de tarjetas de expansión dentro de su magazine, todo
sigue funcionando normalmente, tiene un sistema de energía de respaldo que le
permite operar por varias horas, permitiendo que aunque el sitio se quede sin
energía eléctrica los teléfonos sigan operando normalmente. Estas características
hacen a este sistema muy confiable y se tendrá la seguridad que bajo cualquier
circunstancia se podrá hacer o recibir una llamada.
4. La ayuda que brinda el sistema PBX, llamado Active Library Explorer (ALEX), es
muy completa, da toda la información técnica necesaria acerca de los comandos,
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parámetros y argumentos; en algunas ocasiones brinda ejemplos y flujo gramas
para hacer cierto tipos de configuraciones que sirven de bastante ayuda a la hora
de implementar algo parecido en el sistema.
5. Se debe tener cuidado con los comandos que se indican peligrosos en el ALEX,
normalmente son todos los comandos que tienen que ver con remover o
eliminar alguna configuración dentro del sistema PBX, se debe estar bien seguro
antes de remover una configuración del sistema y también que esto no va a
afectar el funcionamiento del sistema.
6. Es muy importante saber el alcance que tienen los sistemas PBX, en otras
palabras verificar cuales funciones nos permiten o no la licencia que tenga el
dispositivo, es inútil tratar de implementar una configuración de la cual no se
tiene la licencia para ejecutarla. Las licencias son archivos que se pueden
actualizar y conseguir las configuraciones deseadas, cada licencia tiene un valor
por esto es que estos sistemas son bastante caros y solo se ven en compañías
que manejen cierta cantidad de tráfico.
7. En empresa que venden servicios, generalmente no se lleva un conteo estricto de
llamadas, ni mucho menos se calcula el tráfico ni hora pico del sistema, estos
tipos de datos se ven más frecuentemente en lugares como Call Centers.
8. El correo de voz, es un sistema que viene integrada al sistema PBX junto con otro
sistema de recepción de faxes, a estos tres sistemas juntos se le conoce como
MX-ONE el cual es una central con todos los servicios integrados, pero también
se da la opción al usuario que pueda poner un sistema independiente y
configurarlo como si fuese parte del la central telefónica. El sistema de correo de
voz permite al usuario recibir mensajes en el momento en el que se encuentre
ocupado en la línea y simplemente este fuera del horario de trabajo. También
permite ajuste por parte del personal que usa la terminal como cambio de
contraseña, establecer un mensaje personal, guardar, y enviar mensajes a otros
usuarios.
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RECOMENDACIONES
1. Se recomienda a la universidad hacer planes de estudios que incluyan una enseñanza
más fuerte en esa área de las telecomunicaciones y tener el personal adecuado para
esta tarea.
2. Es recomendable que todos los estudiantes de todas las carreras de ingeniería en
telecomunicaciones tengan un buen dominio del idioma inglés ya que en todos los
casos los equipos vienen con el manual en el idioma inglés.
3. Cuando un sistema PBX, se quede totalmente sin energía en el caso de que las
baterías de respaldo lleguen a su tiempo límite, el sistema PBX se apagará y cuando
se vuelva a encender perderá todas las configuraciones hechas que no se hayan
volcado dentro de la memoria flash del sistema, por eso es recomendable hacer
copias de seguridad en el sistema periódicamente y asegurándose que todo el
sistema funcione correctamente ya que una vez se haga una copia de seguridad no
se podrá recuperar a un estado anterior.
4. Es muy importante estar bien documentado antes de hacer cualquier tipo de
configuración, es recomendable tener el manual en este caso la ayuda del sistema
PBX, el ALEX cuando se ejecuta una configuración.
5. Se recomienda echar un vistazo a la licencia antes de ejecutar una configuración
nueva en el sistema a ver si el sistema la soporta o es necesario comprar otra
licencia.
6. Se recomienda que el servidor de correo de voz, cumpla o exceda todas los
requerimientos mínimos para su buen funcionamiento, también se recomienda que
sea un servidor dedicado a esa tarea.
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BIBLIOGRAFÍA
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2. Halonen, Romero, Melero. GSM, GPRS and EDGE Performance. Wiley. Ontario, 2002.
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2001.
4. Ojanperä Tero, Prasad. WCDMA: Toward IP Mobility and Mobile Internet. Artech
House Publishers. Boston 2001.
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6. Walters, Lourens O. Redes Celulares: Pasado, Presente y Futuro. 2001.
7. 3GPP TS 25.308: High Speed Downlink Packet Access (HSDPA): Overall Description
(Stage 2).
8. 3GPP TS 45.004: Digital Cellular Telecommunications System (Phase 2); Modulation.
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10. K.R. Foster, P.J. Riu y J.E. Moulder. Efectos de los telefonos moviles en la Salud:
Nuevas Evidencias. Mundo Electronico, Febrero 2001.
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http://www.umtsworld.com
12. 3G Newsroom 3G News. http://www.3gnewsroom.com/index.shtml.
13. 3GPP Homepage www.3GPP.org
14. UMTS Forum. www.umts-forum.org
15. GSM World – The website of the GSM Association.
http://www.gsmworld.com/index.shtml.
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ANEXOS
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![Tu Angel1[1]](https://img.pdfslide.tips/doc/110x75/559ea0001a28abd3048b47ff/tu-angel11.jpg)
![Tu Angel1[1][1]](https://img.pdfslide.tips/doc/110x75/559f11bf1a28ab704d8b4735/tu-angel111-55a148d0c8c36.jpg)
