Este documento presenta la introducción a una clase sobre redes celulares. El objetivo principal es familiarizar a los estudiantes con los elementos y funcionamiento de las redes de comunicación móvil, así como con los protocolos y tecnologías inalámbricas. Se recomiendan varios textos y se describen los principales retos de las redes celulares como la movilidad del usuario y la eficiencia espectral. Finalmente, se introducen conceptos clave como las celdas, las estaciones base y los diferentes estándares de telefonía móvil.

1. Celullar Networks, Lecture 1Redes Inalámbricas Celulares (RIC)Prof. Juan Manuel AvilaComputer Engineer

2. Celullar Networks, Lecture 12Objetivos 1/2En la exitosa culminación de este curso los estudiantes deberán:Estar familiarizados con los elementos que componen una red de comunicación móvil.Ser capaces de explicar el funcionamiento de cada elemento de la red de comunicación móvil.Tener un buen nivel de conocimiento de los protocolos que gobiernan las interacciones de los elementos de la red de comunicaciones móviles.

3. Celullar Networks, Lecture 13Objetivos 2/2Tener un buen conocimiento de las diferentes tecnologías inalámbricas, sus capacidades y limitacionesComo usar la plataforma con fines educativosPor encima de todo disfrutar de aprender algo nuevo

4. Celullar Networks, Lecture 14Textos RecomendadosComputer Networks, Andrew Tanenbaum, PTR/PH.Tecnologias Emergentes para Redes de Computadoras, Uyless Black.Wireless Communications: Principles and Practice, T. Rappaport, Prentice-Hall.Mobile Cellular Teelcommunications, William C.Y. Lee, McGraw HillWireless and Personal Communications Systems, V. Garg, J. Wilkes, Prentice-HallMobile Radio Networks: Networking and Protocols, B. Walke, Wiley.The Mobile Communications Handbook, 2nd ed., J. Gibson, CRC Press.

5. Celullar Networks, Lecture 15RETOS DE LAS RICLa red debe soportar la movilidad del usuario: localización, identificación, handover.Eficiente uso del recurso mas escaso: El Espectro Radio Eléctrico: Re-uso de frecuencia, Protocolos de Control de Acceso al Medio (MAC).Proveer Servicios Integrados (Voz, data, video) sobre una misma red: diferenciación de servicios, prioridades, compartir canales/recursos.

6. Celullar Networks, Lecture 16RETOS 2/2Mantenimiento de la Calidad de Servicio sobre enlaces no confiables.Conectividad y cobertura: interconexión de redes.Seguridad: Privacidad – Autenticación.EFICIENCIA DE COSTOS, ECONOMIAS DE ESCALAS, SEGURIDAD DE INVERSION.

7. Celullar Networks, Lecture 17AMPSAMPS es el sabor mas sencillo de las comunicaciones celulares analógicas.Voz es transmitida usando un transmisor FM, igual que la música en tu radio. Solo que la señalización para el establecimiento de la llamada es digital, pero las funciones de supervisión de la llamada (colgado, descolgado, etc...) son hechas con varios tonos de señalización.NAMPS: importante variación, desarrollada por Motorola, que usa canales de menor ancho de banda y señalización digital de baja velocidad para las funciones de supervisión de la llamada.

8. Celullar Networks, Lecture 18Terminología 1/3Inalámbrica (Wireless) vs. Móvil (Mobile)Sistemas Inalámbricos pueden ser móviles o fijos (LMDS, Micro Ondas, Ópticos) CelularGeografía dividida en “celdas” adyacentes.Radio frecuencias pueden ser re-usadas en celdas no adyacentes.Comúnmente en la banda: 800-900 MHz

9. Celullar Networks, Lecture 19Terminología 2/3Base Station (BTS)Transmisor fijo que envía y recibe señales del móvil.Los conecta una red de transmisiónSe conectan a redes alambricas: PSTN.PCS (Personal Communications Service)Originalmente llamada: micro-celularSimilar a celular en el rango de 1900 MHZ.ProtocolosReglas que rigen el intercambio de datos entre diferentes entidades de la misma capa.

10. Celullar Networks, Lecture 110Terminología 3/3Protocolos, contSe basan el concepto de dividir tareas complejas en “menos complejas” y separas funcionesLas capa de protocolo mas altas se construyen sobre las capas bajas. Cada función de protocolo puede ser analizada y diseñada separadamente, SII los servicios de las capas superiores no cambian.Las entidades de cada protocolo se comunican con sus “pares” en la misma capa.

11. Celullar Networks, Lecture 111Clasificacion Redes WirelessMovilidad: Fijas o Móviles.Analógicas o digitalesAd hoc (descentralizadas) o centralizadas (base stations fijas)Servicios: Voz (isosynchronous) o data (asynchronous)Propiedad: publicas o privadasÁrea: Amplia (WAN), Metropolitanas (MAN), local (LAN), o personales (PAN) area networksSwitched (circuit- or packet-switched) or broadcast.Baja velocidad de transmisión (voz) o alta velocidad (video, multimedia)Terrestres o Satelitales

12. Celullar Networks, Lecture 112Concepto CelularLa llegada del CONCEPTO CELULAR ha sido la crucial contribución al desarrollo de las comunicaciones móviles. Una celda es vista como la (aproximada) área de cobertura de una particular extensión de terreno. RE-USO DE FRECUENCIASA cada celda dentro de un cluster le es asignada un conjunto de frecuencias distintas (canales) y las celdas son etiquetadas con un numero diferente. FicticiaRealIdeal

13. Celullar Networks, Lecture 113Concepto Celular (2)A medida que el tamaño de la celda decrece, la capacidad de transporte de trafico AUMENTA, de esta manera, las celdas comienzan grandes mientras que el sistema crece se dividen.

14. Celullar Networks, Lecture 114Concepto Celular (3)100 canales pueden soportar 100 llamadas simultaneas, si los 100 canales los dividimos entre 100 diferentes cell sites, reutilizando frecuencias apropiadamente, podemos soportar miles de llamadas simultaneas, UNA MEJORA SUSTANCIALEl MTSO (Mobile Telephone Switching Office) realiza todas las conexiones, es el puente entre la PSTN y los cell sites. También controla todos las celdas y administra y gerencia los móviles vía el canal de control.Funciones del canal de control: registro de móviles (el sistema sabe donde ubicarlos), Paging (el sistema llama a los móviles a través de este), Móviles inician la llamada a través de este, luego se pasa al canal de voz

15. Celullar Networks, Lecture 115PSTNLa red antes discutida representa la estructura de la RED PUBLICA.El numero de niveles en la jerarquía depende del operador y su trafico. Que pasa entre esos nodos?

16. Celullar Networks, Lecture 116Resumen Estándares Telefonía y Data Móvil0GPTT (Push-To-Talk: Radio)MTS (Mobile Telephone System)IMTS (Improved MTS)AMTS (Advanced MTS) (Japan)0.5GAutotel/PALM (Public Automated Land Mobile) (Forest Lands)ARP (NMT Predecesor)1GNMT (Nordic Mobile Telephone)AMPS CDPD (Cellular Digital Packet Data)Mobitex (RIM)Data Tac (Motorola) 2GGSM - iDEND-AMPS - CDMAPDC (Japan) - CSDPHS (Japan)2.5GGPRSWiDENHSCSD2.75GCDMA2000 1xRTTEDGE3GWCDMA (UMTS)CDMA2000 (1xEVDO)TD-SCDMAUMA3.5GHSPDAHSUPA4G????

17. Celullar Networks, Lecture 117Questions?Preguntas? Chistes? Comentarios?Haz click sobre el forocorrespondiente a tuinquietud en la seccionInteractuemos