Sistemas de Telefonía Móvil Celular
Telefonía
Supuso una importante revolución en la sociedad al hacer posible la comunicación por voz entre dos puntos muy alejados. En este sistema es necesario que exista un cable entre dos usuarios, lo que limita la comunicación.
El empleo de las ondas radioeléctricas y de las tácnicas y de las tácnicas de la radiocomunicación en el campo de la telefonía ha dado lugar a multitud de sistemas de transmisión de voz.
Podemos distinguir dos grandes grupos: sistemas de telefonía móvil celular GSM, sistemas de telefonía móvil privada, profesional o trunking orientado a grupos, cuerpos de seguridad.
La telefonía móvil celular recibe el nombre de la topología de la red. Cada estación de telefonía cubrirá un área geográfica denominada celda o célula. Esta tecnología ha experimentado una importante evolución.
Evolución de los sistemas de telefonía móvil celular
La telefonía móvil celular ha evolucionado aumentando progresivamente los servicios ofrecidos al usuario y la calidad de estos. Se distinguen así varias generaciones en la telefonía móvil..
Arquitectura de la red
La arquitectura de la red, a partir del estándar GSM se organiza en varias estaciones y centrales.
Sistemas de Telefonía Móvil Celular
Evolución de los sistemas de telefonía móvil celular
1G: Primera Generación TACS
- Servicio en España, hasta el año 2003.
- Sustituido por el sistema GSM
2G: Segunda Generación GSM, DCS
- Global System for Mobile.
- Se consigue la implantación de telefonía móvil entre el gran público.
- Estándar europeo.
- Ocupa bandas de frecuencias: 935 y 960 MHz.
- GSM extendido, amplía en 10 MHz la parte inferior de cada una de las subbandas de GSM.
- Banda GSM-1800, tambien conocido como DCS-1800, emplea las frecuencias entre 1710 a 1785 MHz para subida y 1805 a 1880 MHz para bajada de datos
- La banda de 1800 MHz tiene un alcance menor que las de la banda de 900 MHz.
2.5G: Transmisicón de datos sobre GSM GPRS y EDGE
- GPRS General Packet Radio Service.
- Servicio de datos en movivilidad.
- Velocidades típicas 54 kbit/s
- SMS Short Message Service
- MMS Multimedia Message Service
- WAP Wireliess Access Protocol
- El EGPRS (Enhanced GPRS o GPRS mejorado), más conocido como EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) o tasas de datos mejoradas para la evolución de GSM.
- Velocidad de datos hasta 384 kb/s
3G: Tercera generación IMT-2000 y UMTS
- Estándar de la Unión Internacional de Telecomunicaciones UIT
- Es la base para UMTS Universal Mobile Telecommunications System o CDMA-2000
- Velocidad de transmisión de hasta 7,2 Mb/s
- Servicios adicionales: conexión a Internet, videollamada, descargas, videojuegos.
- Bandas de frecuencias: 1885-2025 MHz, 2110-2200 MHz
- Tecnología empleada es WCDMA, acceso múltiple por división de código den banda ancha.
3.5G: High Speed Downlink Packet Access HSDPA
- Velocidad hasta 3,6 Mb/s de bajada y 384 kb/s de subida.
- HSUPA High Speed Uplink Packet Access o acceso ascendente de paquetes a alta velocidad. Tasas 7,2 Mb/s de bajada y 2 Mb/s de subida.
- HSPA High Speed Packet Access o acceso de paquetes a alta velocidad. Velocidad 14,4 Mb/s de bajada y 2 Mb/s de subida.
4G: Long Term Evolution LTE
- 3GPP Long Term Evolution, conocido como LTE, basado en GSM y UMTS
- Velocidades de hasta 300 Mb/s en bajada y 76 Mb/s de subida.
- Red basada en IP, incluído Voz como paquetes de datos.
- Diversos tamaños de celda, 10 metros de radio hasta 100 km.
- Soporte mejorado para terminales a gran velocidad.
- LTE-Advanced 4G+, hasta velocidad de 1 Gb/s. Permite conexión simultánea a varias estaciones base.
5G: IMT-2020
- IMT-2020 International Mobile Telecommunications for 2020 and beyend
- Ancho de banda: 100 MHz
- Velocidad de 20 Gb/s de subida.
- Velocidad de 10 Gb/s de bajada.
- IMT-2020, soportará, un millón de dispositivos conectados en un área de un kilómetro cuadrado.
Arquitectura de la red de telefonía
Estación Base BS
- Constituyen la red, para dar servicios a los usuarios de su celda.
- Alcance varía entre 100 m hasta 30 km.
Controlador de estación base BSC
- Asignan las frecuencias.
- Controla parámetros de emisión de potencia radiada.
- Interviene en los procesos handover movimiento de un usuario entre celdas.
- Asigna las llamadas a la BS mas adecuada.
Central de conmutación móvi MSC
- Realiza establecimiento, mantenimiento y finalización de la comunicación entre los usuarios de la red.
- Realiza la transferencia de la llamada entre las dos BS implicadas.
- Handover, sin pérdida de datos y comunicación.
Registro de ubicación base HLR
- Registro que almacena la información de los servicios contratados por usuarios
- Registro de la ubicación actual del usuario.
- Al recibir una llamada, el MSC la transfiere a la BSC
Registro de ubicación de visitante VLR
- Registro temporal.
- Realiza el roaming para usuarios extranjeros.
- Al registrarse el usuario en el VLR se conectará con el HLR de origen para comprobar servicios disponible.
En los satélites geoestacionarios se requieren menos potencia de transmisión en las frecuencias bajas que en las altas para conseguir el mismo alcance.
En los sistemas UMTS, las estaciones base BS reciben el nombre de nodo B, mientras que la función de la BSC la realiza la RNC (Radio Network Controller)
Identificación de usuarios en redes GSM y en UMTS
Tarjeta SIM (Subscriber Identity Module)
- Tarjeta con datos necesarios para identificar al usuario en la red.
- Almacena datos de configuración de los servicios SMS e Internet
IMSI - Identidad internacional del suscriptor móvil.
- Es la identificación internacional del usuario.
- Se almacena en la tarjeta SIM.
- Al encender el terminal, éste envía su IMSI a la red.
IMEI - Identidad internacional del terminal móvil.
- Identificación única de cada terminal en la red.
- Utiliza un código de 15 cifras.
- El código se envía a la red al conectar el terminal.
- La red podrá permitir o denegar su conexión.
Resumen
Otro concepto importante, en las redes de telefonía móvil celular es el de portadora. Llamamos portadora a cada una de las frecuencias empleadas para transmitir los canales de voz.
Cada portadora puede transportar hasta 8 conversaciones simultáneamente, mediante el uso de la multiplexación por división en el tiempo. Esto significa, que cada una de las conversaciones tendrá asignada una pequeña fracción de tiempo slot en cada trama, durante la cual emitirá y recibirá los datos.
El número de conversaciones simultáneas puede duplicarse utilizando el modo half-rate, que reduce la tasa de bits de los datos de voz, por lo que la calidad es la mitad.
En el sistema GSM, la separación entre portadoras es de 200 kHz.