con estos documentos pretendemos afianzar mas las conocimientos en las redes móviles.

1. INSTITUCION UNIVERSITARIA DE
ENVIGADO
Tecnología en Gestión de Redes 2012-1
31/08/2012

3. Agenda
 Introducción
 Historia
 Definiciones y conceptos
 Clasificación de técnicas y tecnologías
 Clasificación de aplicaciones y servicios
 Radiopropagación
 Electromagnetismo y propagación
 Fenómenos de propagación y modelos de canal
 Pérdidas de espacio libre
 Multitrayectoria
 Ensombrecimiento
 Otros efectos

4. Agenda (cont)
 Radiocomunicaciones
 Modulación
 Modulaciones analógicas
 Modulaciones digitales
 Codificación
 Duplexación
 FDM, TDM y CDM
 Técnicas de acceso al medio
 FDMA, TDMA y CDMA
 OFDM/OFDMA

5. Agenda (cont)
 Soluciones y Sistemas
 Estandarización, normalización y legislación
 Sistemas Trunking
 TETRA
 iDEN
 Sistemas celulares de primera generación (1G)
 AMPS, TACS
 Sistemas celulares de segunda generación (2G)
 DAMPS, IS-136, GSM/DCS, IS-95A, PDC
 Sistemas para transición/evolución/migración (2.5G)
 HSCSD y CDPD, GPRS/EDGE, IS-95B
 GSM/GPRS/EDGE y el concepto GERAN

6. Agenda (cont)
 Sistemas celulares de tercera generación (3G)
 El proyecto IMT-2000 y UMTS
 CDMA2000, WCDMA, UWC-136, TD-SCDMA
 El sistema UMTS/UTRAN
 Sistemas más allá de 3G (B3G y 4G)
 Tecnologías y tendencias
 LTE y LTE Advanced
 El Mercado de la Movilidad
 El entorno mundial
 El entorno latinoamericano
 El entorno colombiano

7. Agenda (cont)
 Caso de estudio: Planeación y diseño básico
 Consideraciones generales
 Herramientas
 Procedimiento general
 Conclusiones y recomendaciones
 Discusión del grupo (foro/panel)

8. Q:
¿Are wireless technologies
the solution to all our
communication problems?
A:
No, they aren’t. Actually,
they are a problem by
themselves!

9. INTRODUCCIÓN
 Historia
 Definiciones y conceptos
 Clasificación de técnicas y tecnologías
 Clasificación de aplicaciones y servicios

10. Algo de Historia
1878 1880 1910 1947 1986-96 2001

12. Timeline…

13. Año Estados Unidos Europa y Japón
Creación de la FCC (Federal
1934
Communications Commission)
Primer sistema comercial, AT&T y Bell Labs.
1946
en Saint Louis. MO-MTS
Nace el concepto de sistema celular en los
1947
Bell Labs.
Primer sistema celular comercial disponible,
1969
Bell system
565 clientes del Sistema Móvil Bell en Nueva
1976
York
1979 Prueba de AMPS (estándar IS-54) NTT - Japón
C-Netz (Alemania), NMT (Países nórdicos), Comvik
1981
(Suecia)
Desarrollo de GSM (Groupe Speciale Mobile) en
1982
Europa
AMPS comercial. Expansión a nivel mundial.
1983
Aurora 400 (Canadá)
TACS (Total Access Communication Systems) en
1985
Europa, RadioCom (Francia)
1986 NMT 900 (Países nórdicos)
1987 ETACS (Extended TACS) en UK
1988 Publicación del estándar IS-41
US inicia despliegue de sistemas
1990
anlógico/digitales con IS-54B (utiliza TDMA)
31/08/2012

14. GSM - UMTS (UTRAN), definiciones para Europa;
1999 IS-95B
trabajos del 3GPP y UMTS Forum
GSM -GPRS (General Packet Radio Service).
2000 Definiciones 3G para América; trabajos de 3GPP2 y GSM - GPRS
UWCC
3G 1x (IS-2000) comercialmente disponible. EDGE
2001 IMT-2000 1x MC en Asia (Corea)
(Enhanced Data for Global Evolution)
3G 1x-EVDO (Evolution Data Only). AT&T escoge
GSM/GPRS/EDGE como ruta evolutiva para su
2002 WCDMA (Japón), WCDMA en Europa???
infraestructura IS-136. Licitación de PCS en
Colombia. GSM 800/900 disponible.
Diversidad de rutas para migración. Colombia
Retraso en despliegue de infraestructura 3G por varios
2003 Móvil gana licitación de PCS en Colombia,
operadores
desplegará GSM/GPRS/EDGE
HOY Situación financiera delicada de los operadores a nivel mundial. Despliegue de infraestrucutra

15. Year Americas Europe and Asia
Telefónica Móviles acquires the entire
operation of BellSouth in the Americas GSM SURPASSES ONE BILLION CUSTOMERS
2004
GSM SURPASSES ONE BILLION
CUSTOMERS!!!
2005 Qualcomm acquires Flarion First HSDPA network goes live
GSM SURPASSES TWO BILLION
CUSTOMERS!!! 1x EV-DO Rev.A deployment
2006
Millicom International acquires Colombia GSM SURPASSES TWO BILLION CUSTOMERS
Móvil
2007 Introduction of HSUPA
LTE, UMB and IEEE 802.16m are defined for B3G
2008 WiMAX (IEEE 802.16e) included as a 3G RTT
and 4G
2009 Historical fusion between Alvarion and Nortel NTT DoCoMo starts LTE trial
At least twelve mobile operators are planning to
Fusion between Telmex and América Móvil
2010 launch LTE (Long Term Evolution) services during
in America, except Mexico
2010
 Qué pasó el año pasado???
 Que se espera que pase este año?

16. Definiciones y conceptos básicos
 Comunicación  Dominio del tiempo
 Señal  Dominio de la frecuencia
 Sistema  Canal
 Espectro  Simplex
 Banda de frecuencia  Duplex
 Ancho de banda  Full Duplex
 Onda  UpLink/UpStream
 Potencia  DownLink/DownStream
 Frecuencia  Enlace
 Amplitud  Celda o célula
 Fase  Roaming
 Retardo  Handoff/Handover

17. Emisor Medio Receptor

18. Un vistazo al mundo de las telecomunicaciones:
Investigación, desarrollo e
innovación como la escencia de la
evolución tecnológica, impulsores
del mercado y medio para mejorar
la calidad de vida.
Mercado como el ambiente socio-
económico y cultural en el cual
interactúan la oferta y la demanda
de bienes y servicios.
Estandarización y regulación como
formas de asegurar la “buena
salud” del mercado y la adecuada
implementación/asimilación de la
tecnología.

19.  Tecnología…  Regulación…  Mercado…
Técnicas y Tecnologías
Aplicaciones y servicios Estandarización
y Normalización
Contenidos
Canales de TIC
Sistemas y Soluciones

Legislación +
Regulación
SECTOR DE LAS TELECOMUNCIACIONES

20. La importancia de las redes inalámbricas…
• Brindan facilidades de acceso en
zonas apartadas.
• Permiten un rápido despliegue.
• Facilitan el cubrimiento de amplias
áreas y zonas geográficas.
• Pueden proporcionar portabilidad y
movilidad.
• Complementan a las redes
cableadas como una “extensión”.
• Pueden reducir costos (CAPEX y
OPEX).
• Ofrecen soluciones más flexibles en
muchos casos.

21. Clasificación de técnicas y tecnologías
DirectTV, enlaces satelitales fijos, telefonía
Satélite rural, estaciones para clima, ciencia y
milicia.
Fijas
Técnicas y tecnologías
Celulares fijas WLL, LMDS, WiMAX.
Enlaces punto a punto con microondas y
Redes de transporte
FSO.
Banda ciudadana y servicios civiles y
Radiotelefonía
militares de radioteléfonos.
Pager Beeper, localizadores.
IS-136, IS-95, GSM/GPRS/EDGE, PDC,
Redes celulares
UMTS/HSxPA, CDMA2000, LTE, otras.
Sistemas trunking TETRA e iDEN.
Móviles
Telefonía móvil satelital (Iidium y
Satélite
Globlastar), GPS, sistemas Non-GEO.
Redes locales inalámbricas (802.11), WiFi,
WLAN
IrDa.
WPAN Bluetooth, UWB, ZigBee.

22. Clasificación de aplicaciones y servicios
IPv6, H.323, SIP, Parlay, JAIN
Aplicaciones y servicios
WAP
Plataformas,
i-Mode
Protocolos
Desarrollo: Java2ME, BREW, Microsoft .Net
Symbian, WinMobile, iOS, Android
SMS, EMS y MMS
Telefonía, PCS, televisión, conexión a Internet, acceso a
Servicios BD, conexiones corporativas, enlaces punto a punto,
teleservicios, automatización, posicionamiento, entre
otros.

23. Servicios inalámbricos
En términos generales, los servicios inalámbricos se
refieren a aquellos que se prestan utilizando medios de
transmisión no guiados.
La decisión de dar una solución inalámbrica a un problema
de comunicaciones, depende de los requerimientos del
usuario y de las condiciones/restricciones físicas en las
cuales se debe prestar el servicio o implementar la red.
La decisión de dar soluciones móviles o soluciones fijas
inalámbricas depende de los requerimientos particulares de
los usuarios del servicio. Existe la necesidad de
movilidad?

24. Servicios móviles…
• Implican movilidad del usuario.
• La movilidad puede ser completa o puede ser nomádica:
• Movilidad completa:
• El servicio se mantiene sobre toda la red mientras el
usuario se desplaza.
• Normalmente utiliza terminales más pequeños, pero con
mayores limitaciones.
• Enlaces punto-multipunto en configuraciones LOS y nLOS.
• Movilidad nomádica:
• El servicio se mantiene sobre toda la red, pero solo cuando
el usuario está estático.
• Utiliza terminales más grandes, pero con más prestaciones.
• Enlaces punto-punto y/o punto-multipunto en condiciones
LOS.

25. • La red necesita componentes adicionales para soportar la
movilidad y gestionarla.
• Canales físicos tienen mayor variabilidad en el tiempo y
fenómenos de propagación más desfavorables.
• Menor eficiencia en el uso de recursos.
• Procesos de direccionamiento y enrutamiento más
complejos.

26. La red móvil celular…
• Celdas más irregulares con cobertura restringida.
• Reuso de frecuencias dinámico.
• Componentes para gestión de la movilidad existente:
– Procesos AAA más complejos.
– Location updates.
– Control de handoff/handover.
– Posibilidad de roaming.
• Limitaciones en alimentación para los terminales.
• Procesos de predicción de canal más robustos y más
complejos.
• Tráfico dinámico : Dimensionamiento más complejo.

27. Movilidad completa…

28. Movilidad nómada…

29. Servicios fijos…
• Implican usuarios estáticos.
• Pueden considerar usuarios nomádicos:
•Movilidad nomádica:
• El servicio se mantiene sobre toda la red, pero solo cuando
el usuario está estático.
• Utiliza terminales más grandes, pero con más prestaciones.
• Enlaces punto-punto y/o punto-multipunto en condiciones
LOS.
• No requieren gestión de movilidad en ninguna de las
capas, al menos para usuarios fijos.
• Operan típicamente en configuraciones punto-punto y
punto-multipunto en condiciones de LOS.

30. • No se necesitan componentes adicionales para soportar y
gestionar la movilidad.
• Canales físicos con menor variabilidad en el tiempo y
fenómenos de propagación menos desfavorables.
• Mayor eficiencia en el uso de recursos.
• Procesos de direccionamiento y enrutamiento más simples.
• Velocidades de transmisión más altas.

31. La red fija celular… (Wireless Local
Loop)
• Celdas más regulares con cobertura optimizada.
• El reuso de frecuencias puede ser estático.
• Componentes para gestión de la movilidad
inexistentes o inoperantes parcialmente:
– Procesos AAA más simples.
– No hay location updates.
– No se realiza control de handoff/handover.
– No existe posibilidad de roaming.
• No hay limitaciones en alimentación para los
terminales.
• Procesos de predicción de canal menos robustos
y menos complejos.
• Tráfico estático: Dimensionamiento más sencillo.

32. Movilidad inexistente…

33. RADIOPROPAGACIÓN
 Electromagnetismo y propagación
 Fenómenos de propagación y modelos de
canal
 Pérdidas de espacio libre
 Multitrayectoria
 Ensombrecimiento
 Otros efectos

34. Los inicios…
En 1873, James Clerk Maxwell publicó su “Treatise on Electricity and
Magnetism”, el cual extiende los estudios de Michael Faraday e inicia la
fundamentación sobre el electromagnetismo como lo conocemos hoy.

36. • Ahora seriamente… El espectro electromagnético y los servicios…

37. Fuente: Digital communications, J. Proakis

38. Fuente: MinComunicaciones Colombia (hoy MinTICs)

39. Distorsiones de la señal debida a los

fenómenos presentes en la propagación de
la misma a través del medio de
transmisión.
Fuente
Atenuaciones,
desvanecimientos, ruido,
interferencia.
Medio de transmisión
Es necesario describir el medio de
transmisión, caracterizarlo para diseñar
Destino
los sistemas. Dichas descripciones
formales del medio se denominan
“modelos de propagación”.

40. Fenómenos de propagación
 Los fenómenos de propagación son diversos. Para la
formulación de teorías que conduzcan al planteamiento de
técnicas y tecnologías para la implementación de sistemas, es
necesario describir formalmente el medio de propagación.
 Las descripciones formales del medio de propagación se
denominan “modelos de canal”. Aunque existen varias formas
de lograr dichos modelos y de tipificarlos, básicamente los
modelos de propagación y sus descripciones son de varios
tipos: Determinísticos, Probabilísticos, Geométricos, Empíricos,
Físicos, entre otros.

41.  El análisis general considera la relación entre el nivel de la señal
que se percibe en recepción, y el nivel de la señal de ruido que
también percibe el receptor. Esta relación es comúnmente
denominada “Relación señal a ruido” (S/N), y determina
directamente el cubrimiento de un sistema (alcance) y la
calidad del servicio prestado.
 En sistemas analógicos, se habla exclusivamente de S/N o de
C/N que es la “relación portadora a ruido”.
 En los sistemas digitales se “traduce” la S/N a un indicador de
calidad denominado “Tasa de Errores de Bit” (BER).

42. Pérdidas de espacio libre (Free space loss):
Pt c2
Pr 2
Gt Gr
4 d 4 f2
Pr Pt Gt 32 ,44 20 Log ( f ) 20 Log (d ) Gr
Pérdidas de espacio libre (Lfs)

43. Multitrayectoria (Multipath):
Las señal transmitida se propaga en diversas direcciones y sigue
“caminos” diferentes antes de llegar al receptor. En algunos casos las
señales llegan en fase y se refuerzan, pero en otros hay diferencias
de fase que se traducen en degradaciones de la señal recibida.
Este fenómeno se modela de forma probabilística.

45. Ensombrecimiento (Shadowing):
Varios modelos para macroceldas asumen las pérdidas de trayecto
sólo como una función de ciertos parámetros como la altura de las
antenas, el ambiente y la distancia. Esto implica que las pérdidas
serán constantes si dichos parámetros permanecen fijos, pero en la
práctica (realmente) no ocurre eso.
El fenómeno de ensombrecimiento implica variaciones en los niveles
de pérdida debidos a la presencia de edificios, movimiento del
receptor, multitrayecoria, entre otros.
 Tiende a afectar directamente la cobertura de la celda.
 Se caracteriza de forma probabilística.
 Es imposible evitarlo.

46. 2
p(dB) m
1 2.σ 2
ρ p dB .e dB
2. .
Donde, m es la media de la distribución normal y para efectos de
modelado del canal será igual a cero, lo que equivaldrá a tener un valor
medio de atenuación aproximado al de atenuación por path loss, mientras
que (sigma) es la desviación estándar de la distribución normal, la cual
varía de acuerdo al ambiente de propagación y a la frecuencia del
sistema, según el cuadro de abajo.
Ambiente/Frecuencia 76 MHz 465 MHz 851 MHz
Urbano denso 4.3 dB. 4.5 dB. 7.2 dB.
Urbano 4.5 dB. 3.9 dB. 6.1 dB.
Suburbano 2.7 dB. 2.6 dB. 6.5 dB.
Rural 3.1 dB. 2.7 dB. 3.0 dB.

47. Otros efectos:
 Desvanecimientos por lluvia, bruma o polvo.
 Son selectivos en frecuencia y dependientes
predominantemente del clima.
 Difracción y reflexión.
 Para algunos sistemas se han desarrollado modelos
centrados en estos dos fenómenos.
 Interferencias.
 También pueden considerarse selectivas en frecuencia y son
un factor importante a considerar durante el diseño y
despliegue de una red.
 Cell breathing.
 Particularmente crítico en sistemas basados en CDMA;
consiste en un “aparente” cambio en la cobertura
dependiendo de ciertos factores.

48. Modelos de propagación
Modelos de pérdidas de trayecto:
d
Lp(d) Ls(do) 10.n.log 10 . dB
do
do es una distancia de referencia que típicamente tiene los siguientes
valores: 1 Km. para celdas grandes, 100 metros para microceldas y un
metro para propagación en interiores (indoor channels); n es el
exponente de path loss, éste factor depende del ambiente de
propagación y se comporta de acuerdo al cuadro inferior.
Ambiente Exponente n
Espacio libre 2
Radio celular en área urbana 2.7 – 3.5
Radio celular en área urbana con shadowing 3–5
Interior de edificios con línea de vista 1.6 – 1.8
En interior de edificios sin línea de vista 4–6
Al interior de fábricas 2–3

49. • Clutter factor model
• Okumura-Hata model (ITU,529)
• COST-231: Hata model
• Lee model • Blaustein model
• Ibrahim and Parsons model • Durging model
• Allsebrook and Parsons model • Saunders-Bonar model
• Ikegami model • Constantinou/Chuen model
• Flat edge model
• Walfisch-Bertoni model
• COST-231: Walfisch-Ikegami model