Universidad Fermín Toro

Vicerrectorado Académico

Facultad de Ingeniería

Escuela de Telecomunicaciones

Comunicaciones móviles

Proyecto de Comunicaciones Móviles

Alumnos:

Adriana Requena C.I. 20241344

Andrés Silva C.I. 21168287

Alexis Suarez C.I. 20219400

Javier Becerra C.I. 20189599

Wilmer Chirinos C.I. 21502394

Profesora: Silcar Pérez

Cabudare, diciembre del 2014

Problemática

Se tiene la necesidad de diseñar un sistema capaz de orientar y proporcionar una

serie de recomendaciones a los viajeros, determinando su posición global, los datos de su

destino y la forma de transportarse de la manera más eficiente. Dicho sistema debe tener

la capacidad de dar información acerca del trafico tanto vehicular como peatonal en tiempo

real, dar a conocer información variada acerca del lugar en que se encuentra, haciendo

énfasis en temas de cultura, economía y resaltando puntos de interés importantes que

puedan ser visitados por dichas personas.

Resumen

Para conseguir una solución a dicha necesidad, se implementara una red basada en

LTE, debido a que la misma al ser una tecnología novedosa, nos proporciona un acceso de

banda ancha con tasas de transmisión de datos muy eficientes, asegurando una

comunicación en línea entre el viajero y la base. Se desarrollara una aplicación para

teléfonos inteligentes (iOS, Android y Windows Phone) que permita dar la información

necesaria a los clientes, en dicha aplicación los usuarios podrán conocer información acerca

del entorno que los rodea, observando fotos y reseñas propias del lugar así como reseñas

escritas por personas que han visitado dichos puntos de interés anteriormente, podrán

observar el tráfico en tiempo real y las distintas vías para llegar a su destino. Los usuarios

que utilicen la aplicación podrán observarse entre sí en el mapa (si ellos lo desean), es decir

podrán decidir si comparten su ubicación, para esto la aplicación estará en constante

comunicación con el servidor a través de la red LTE, mandando información acerca de la

ubicación exacta en tiempo real de cada uno de los usuarios, esto con el fin de calcular

estadísticamente los niveles de tráfico (tanto vehicular como peatonal) sin dar información

acerca de los mismo para que exista una mayor seguridad.

Objetivo general

Diseñar un proyecto de sistemas de comunicaciones móviles celulares que permita

la orientación de personas durante el tránsito por un sector y que otorgue la posición del

usuario y en tiempo real, información variada del lugar y sus adyacencias, por ejemplo:

datos del tráfico vehicular/peatonal para indicar la vía más despejada, información

económica, social, gubernamental, cultural del área y las opciones de esparcimiento

disponibles para visitar.

Objetivos específicos

Diseñar una red de transmisión y recepción de información.

Describir los requerimientos de la red a realizar.

Evaluar los beneficios que producirá la red.

Informar al usuario sobre el tráfico, vehicular y peatonal, en la zona de ubicación

actual del usuario.

Requerimientos para el sistema planteado

Estaciones de radio base: Las ondas electromagnéticas a utilizar en estas estaciones

son las utilizadas en la telefonía móvil LTE, en Venezuela la única banda habilitada

para esta tecnología la tiene asignada la operadora móvil Digitel que trabaja en una

banda de frecuencia de 1800 Mhz.

Informadores de tráfico: Serán sensores colocados en las zonas consideradas

importantes para viajeros que lleguen a la ciudad (Entrada Cardenalito del este,

intersección Av. Los Leones con Av. Venezuela, Av. intercomunal semáforo entrada

a Cabudare, CC Sambil, Av. Corpahuaico con Av. Rotaria, Av. Lara con Av. Los Leones,

redoma de Divina Pastora, Puente Macuto, Estadio Metropolitano, Av. Ribereña en

el Garabatal, redoma El Obelisco, Av. Venezuela con calle 42 y Av. Libertador con Av.

Carabobo) que transmitirán información actualizada del tráfico en los puntos a un

servidor único ubicado en la central, ubicada en la carrera 19 con calle 23.

Directividad de la antena: Debido a la proximidad de algunas de las intersecciones

más importantes de la ciudad, las antenas operarán con una baja potencia para

evitar interferencias.

Bases Teóricas

LTE

Long Term Evolution, o lo que es lo mismo en español, Evolución a Largo Plazo. Es

una tecnología de banda ancha inalámbrica que está principalmente diseñada para poder

dar soporte al constante acceso de teléfonos móviles y de dispositivos portátiles a internet.

Técnicamente hablando, LTE hace referencia a un estándar de comunicación móvil,

conectividad LTE, desarrollado por la organización 3GGP (3rd Generation Partnership

Project) que detectaron una gran necesidad en asegurar la competitividad del sistema 3G

para el futuro ya que se estaba viendo amenazada por la tecnología 4G, y así poder

complacer a los usuarios que demandaban más calidad y mayor rapidez de servicio.

Lo novedoso de LTE es la interfaz radioeléctrica basada en OFDMA para el enlace

descendente (DL) y SC-FDMA para el enlace ascendente (UL). La modulación elegida por el

estándar 3GPP hace que las diferentes tecnologías de antenas (MIMO) tengan una mayor

facilidad de implementación.

OFDMA

Se utiliza para conseguir que un conjunto de usuarios de un sistema de

telecomunicaciones puedan compartir el espectro de un cierto canal para aplicaciones de

baja velocidad. El acceso múltiple se consigue dividiendo el canal en un conjunto de

subportadoras (subcarriers) que se reparten en grupos en función de la necesidad de cada

uno de los usuarios.

Para conseguir una mayor eficiencia, el sistema se realimenta con las condiciones

del canal, adaptando continuamente el número de subportadoras asignadas al usuario en

función de la velocidad que éste necesita y de las condiciones del canal. Si la asignación se

hace rápidamente, se consigue cancelar de forma eficiente las interferencias co-canal y los

desvanecimientos rápidos, proporcionando una mejor eficiencia espectral del sistema que

OFDM.

Características y Principios de Orientación

Este método de acceso permite asignar un número diferente de subportadores a

cada uno de los usuarios garantizando así, una diferente calidad de servicio (QoS) en función

del ancho de banda asignado. Es decir, OFDMA permite establecer una velocidad de

conexión y una probabilidad de error individualmente para cada usuario.

OFDMA se parece al CDMA (acceso del múltiplo de la división de códigos) por

emplear la tecnología del espectro separado, donde a cada transmisor se le asigna un

código. Los usuarios pueden alcanzar diferentes velocidades de conexión gracias a un

asignado factor que separa un código o un diverso número de códigos que se separan a

cada usuario.

Podemos entenderlo como una combinación del OFDM con TDMA (acceso múltiple

de división de tiempo), multiplicándonos diferentes usuarios mediante un acceso por

división en tiempo. Los usuarios con poco volumen de información pueden enviar

continuamente a baja velocidad de transmisión en vez de usar un portador de alta potencia

pulsado.

OFDMA se puede también describir como un acceso donde repartimos los recursos

en el espacio formado por el eje temporal y el eje frecuencial. Se asigna la información a lo

largo de las subportadoras en la combinación del dominio frecuencial y el acceso múltiple

en el dominio temporal (espacio tiempo-frecuencia).

Puntos Fuertes y Débiles

Ventajas sobre CDMA

OFDM puede combatir las interferencias de un modo más simple.

OFDMA puede alcanzar una mejor eficacia espectral.

Ventajas sobre OFDM con multiplexación en el dominio temporal

Permite múltiples usuarios de forma simultánea si estos operan a baja velocidad.

La potencia transmitida de los usuarios de baja velocidad también es pequeña.

Consigue un retardo pequeño y constante.

Se simplifica el acceso múltiple al canal, reduciendo la probabilidad de colisión.

Mejora la robustez ante las interferencias.

Ventajas de OFDMA

Hace un promedio de las interferencias de las celdas vecinas, mediante el uso de

diferentes combinaciones del portador entre los usuarios de otras celdas.

Las interferencias dentro de la celda se promedian con la asignación de

permutaciones cíclicas.

Permite asociar la cobertura de una frecuencia a la red, dando una buena cobertura

donde antes existía problemas.

Ofrece una diversidad de frecuencias mediante la difusión de los portadores por

todo el espectro utilizado.

Permite la modulación adaptable para cada usuario QPSK, 16QAM, 64QAM y

256QAM.

SC-FDMA

Portadora única FDMA (SC-FDMA) es un esquema de acceso múltiple que utiliza

modulación de portadora única, multiplexación frecuencial ortogonal y ecualización en el

dominio frecuencial. Se ocupa al igual que otros esquemas de acceso múltiple (TDMA,

FDMA, CDMA, OFDMA) de la asignación de varios usuarios a un recurso de comunicación

compartido. Se utiliza para la comunicación de datos de alta velocidad de enlace ascendente

del nuevo estándar de telefonía móvil Long-Term Evolution (LTE) del 3rd Generation

Partnership Project (3GPP).

El proceso de transmisión del esquema SC-FDMA es muy parecido al de OFDMA.

Para un usuario determinado se mapea la secuencia de bits transmitidos a una constelación

de símbolos complejos (BPSK o M-QAM). La secuencia compleja resultante es transformada

por un bloque de precodificación que consiste en una DFT. La DFT es la que permite realizar

la ecualización en el dominio frecuencial, como el tamaño de la DFT no crece linealmente

con la longitud de la respuesta del canal la complejidad de la ecualización en el dominio

frecuencial es menor que la de los ecualizadores en dominio temporal de canales de banda

ancha.

El mapeo de subportadoras asigna los valores complejos de la salida de la DFT en las

amplitudes de las subportadoras seleccionadas. Se pueden clasificar en dos tipos: mapeo

adyacente o entrelazado. En el mapeo adyacente LFDMA las salidas de la DFT se asignan a

un subconjunto de subportadoras consecutivas utilizando una fracción del ancho de banda

del sistema. En el mapeo distribuido o entrelazado (IFDMA), las salidas de la DFT se asignan

a subportadoras no continuas dentro del ancho de banda del sistema. Las subportadoras

no utilizadas serán forzadas a amplitud cero.

Comparación a OFDMA

Bajo PAPR (factor de cresta).

Más robusto ante los valores nulos del espectro.

Sensibilidad menor al offset de la frecuencia portadora.

Complejidad menor del transmisor.

MIMO

MIMO es el acrónimo en inglés de Multiple-input Multiple-output (en español,

Múltiple entrada múltiple salida).

MIMO es una técnica muy potente para aumentar la capacidad en redes LTE y

WiMAX sin visibilidad directa entre las antenas. Y la funcionalidad MIMO LoS de visibilidad

directa puede ser muy útil para aumentar la capacidad en determinados escenarios de

enlaces de microondas punto a punto. Aquellos proveedores de servicios que entiendan

cuándo y dónde tiene sentido utilizar MIMO, estarán en mejor posición para sacar el

máximo partido de la tecnología MIMO.

Ventaja de MIMO

MIMO utiliza al menos dos antenas, a veces varias, en el lado de transmisión (Tx) y

en el lado de recepción (Rx) para transmitir un único canal. Esta configuración aumenta la

velocidad de datos y la eficiencia espectral. Por ejemplo, añadir 6 antenas en cada lado

produce el mismo aumento de capacidad que aumentar 100 veces la potencia de un canal

SISO (Single Input Single Output: Una Entrada y Una salida).

Las técnicas utilizadas en MIMO aumentan la capacidad linealmente con el número

de antenas. Por el contrario, los planteamientos utilizados en los sistemas SISO, SIMO

(Single Input Multiple Output: Una Entrada y Múltiples Salidas) y MISO (Multiple Input

Single Output: Múltiples Entradas y Una Salida) aumentan la capacidad de forma

logarítmica. Un aumento lineal de la capacidad proporciona una evolución hacia altas

capacidades mucho más eficiente que el aumento logarítmico.

Los transmisores y receptores utilizados en MIMO son más complejos que los

utilizados en SISO, SIMO y MISO, pero no consumen más energía.

La ventaja de MIMO es tan evidente que ya son numerosos los estándares que han

incorporado esta tecnología. Entre otros cabe destacar:

El estándar HSPDA (High Speed Downlink Packet Access: Acceso de Paquetes en el

Cana Descendente de Alta Velocidad) de la UIT (Unión Internacional de

Telecomunicaciones), que a su vez forma parte del estándar UMTS (Sistema

Universal de Telecomunicaciones Móviles).

El estándar 802.11n del IEEE (Instituto de Ingeniería Eléctrica y Electrónica) utilizado

en los routers inalámbricos de los hogares.

El estándar 802.16 del IEEE para la tecnología WiMAX utilizada en los teléfonos

móviles.

El estándar LTE de la UIT.

Puntos a ubicar los sensores de tráfico

Estos puntos están ubicados estratégicamente en los lugares más concurridos por el

tráfico a las horas pico del día y a su vez en las entradas principales hacia la ciudad de

Barquisimeto, esto con el fin de conocer la cantidad de vehículos aproximada que ingresa a

dicha ciudad. Dichos sensores se encargaran de enviar la información necesaria en tiempo

real acerca del tráfico vehicular que circula por la ciudad, trabajando en conjunto con los

datos enviados por la aplicación para Smartphones para tener un resultado más exacto.

En las siguientes imágenes se puede observar el funcionamiento de la aplicación,

aportando al usuario (tanto vehicular como peatonal) información acerca del tráfico en

tiempo real de la vía por la que circula y de su entorno:

Vehicular

Peatonal

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