introduccion a las comunicaciones moviles 1. surgimiento y desarrollo

INTRODUCCION A LAS COMUNICACIONES MOVILES
1. SURGIMIENTO Y DESARROLLO
La idea de las ondas de radio entre puntos móviles es tan vieja como la radiocomunicación
misma, ya en la década del 20 (1920) se utilizo la radiocomunicación en vehículos de la
policía. En 1921 se puso en funcionamiento el primer sistema de radiocomunicación terrestre
del Dpto de policía de Detroit (solamente recibía).
En 1934, 194 sistemas de radio policial municipal y 58 estaciones de policía habían adoptado
sistemas de comunicaciones móviles en AM para la seguridad de la población en EU.
En 1935 Edwin Armstrong demostró por primera vez la modulación FM y desde finales de
los 30, FM ha sido la primera técnica de modulación usada por los sistemas de comunicación
móvil en todo el mundo.
1940 La II Guerra Mundial aceleró el mejoramiento de las capacidades de miniaturización y
manufactura. El número de usuarios móviles ascendió de varios de miles a 86000 y en 1962
ya habían alrededor de 1.4 millones de usuarios. Los primeros sistemas de telefonía FM push
to talk usaban 120KHz de ancho de banda RF en modo half duplex (solamente una persona
puede hablar a la vez).
1950 La FCC (Federal Communications Commission) dobló el número de canales de
telefonía móvil. La tecnología mejorada permitió que el ancho de banda de canal fuera
reducido a 60KHz.
Entre los años 50 y 60 El trunking automático fue introducido e implementado bajo la marca
IMTS (Improved Mobile Telephone Service). Con IMTS, las compañías de telefonía
comenzaron ofreciendo sistemas full duplex, autodial y auto trunking. IMTS rápidamente
logró saturar los mercados principales. Actualmente está en uso en EU, pero es
espectralmente ineficiente comparado con los sistemas celulares en EU.
A mediados de los 60 el ancho de banda FM de transmisión de voz fue reducido a 30KHz.
Históricamente, el crecimiento en el campo de las comunicaciones móviles ha surgido
lentamente y ha sido acoplado a los mejoramientos de la tecnología. En 1964 se dio el primer
paso en el mejoramiento de la eficiencia del uso del espectro, mediante la utilización de la
concentración de enlaces (Trunking) en el servicio de flotas de vehículos, sobrepasandose el
millón de vehículos con transceptores instalados.
La capacidad de suministrar comunicaciones inalámbricas a una población entera no fue
concebida hasta que Bell Laboratories desarrolló el concepto celular en los años 60 y 70. Con
el desarrollo de confiabilidad, miniaturización, hardware de radiofrecuencia en estado sólido
en los 70, la era de las comunicaciones inalámbricas había nacido.
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En 1968 AT&T propuso el concepto de sistema móvil celular a la FCC, a pesar que la
tecnología no estuvo disponible para implementar la telefonía celular sino hasta finales de los
70. Sobre el año 71 la Bell System efectúa las primeras pruebas de un sistema celular, el
AMPS (Advanced Mobile Phone Systems) en Chicago, donde un sistema operacional se
instalo en 1978.
En 1981, en los países nordicos de Europa (Suecia, Noruega, Dinamarca, Islandia) se puso en
operación el sistema NMT-450 (Nordic Movile Telecommunications).
En 1983 La FCC finalmente asignó 666 canales duplex (40MHz de espectro, en la banda de
los 800MHz, cada canal con ancho de banda de 30KHz) para el Sistema de Telefonía Móvil
Avanzado (AMPS). AMPS fue el primer sistema de telefonía celular de EU, y fue desplegado
a finales de 1983 por Ameritech en Chicago. En 1984 se extendio a toda América del Norte.
En 1985 el TACS-900 (Total Access Communications Systems) entro en operación en
Europa
En 1989 la FCC cedió 166 canales adicionales (10 MHZ) a proveedores del servicio celular
de EU para acomodar su rápido crecimiento y demanda. A principio de los 90 un nuevo
servicio especializado de radio móvil (SMR) fue desarrollado para competir con los carriers
de radio celular de EU.
En 1991 Investigaciones estimaron entre 25 y 40 millones de teléfonos cordless usados en
EU. El número de usuarios de telefonía móvil creció de 250000 en 1984 a 16 millones en
1994. A finales de este año el primer hardware de sistema celular digital de EU fue instalado
en las principales ciudades de este país (USDC). El standard de USDC, IS-54 (Electronic
Industry Association Interim Standard) permite a los operadores celulares reemplazar parte de
los canales análogos de un solo usuario, con canales digitales los cuales soportan 3 usuarios
en los mismos 30 KHZ de ancho de banda.
A principio de 1995, nuevas licencias de Servicio de Comunicaciones Personales PCS en la
banda de 1800/1900 MHz fueron subastadas por el gobierno de EU a los proveedores de
sistemas inalámbricos. Con el bom en las aplicaciones cordless y radio CB tales como
sistemas abre garajes y teléfonos, el número de usuarios fue alrededor de 100 millones, el
37% de la población de EU.
Desde entonces, los servicios inalámbricos han estado experimentando el crecimiento de
usuarios en un 50% por año.
Al promediar la mitad de la década del 90 tres sistemas de telefonia celular digital estan
implementados: 1. El sistema Pan – europeo, conocido por GSM; 2. El sistema celular digital
americano (D-AMPS) y 3. El sistema celular digital japonés o asiático.
Sistemas de Radiocomunicación móvil por todo el mundo
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El estándar más común de paging en el mundo es el POCSAG (Post Office Code Standard
Advisory Group) fue desarrollado por la British Pos Office a finales de 1970, soporta
señalización FSK a 512, 1200 y 2400 bps. Los nuevos sistemas de paging tales como FLEX y
ERMES suministran transmisiones arriba de los 6400 bps y están siendo actualmente
implementados en todo el mundo.
Los estándares CT2 y DECT(Digital European Cordless Telephone) desarrollados en Europa
son 2 de los más populares estándares de telefonía cordless por toda Europa y Asia.
1979
El primer sistema celular del mundo fue implementado por la Compañía de Telefonía y
Telegrafía Nipón en Japón. Usa 600 canales full duplex FM (25KHz por cada enlace) en la
banda de los 800 MHz.
1981
En Europa, el Sistema de Telefonía Móvil Nórdico NMT450 fue desarrollado para la banda
de 450MHZ y usa canales de 25 KHz.
1985
Se desarrolló el Sistema Celular de Acceso Total Europeo (ETACS) y es virtualmente
idéntico al AMPS de EU, excepto que los canales con ancho de banda más pequeño tienen
una escasa degradación de la relación señal a ruido y el rango de cubrimiento.
1985
En Alemania se introdujo un estándar celular llamado C-450. La primera generación de
sistemas celulares europeos son generalmente incompatibles con otros a causa de las
diferentes frecuencias y protocolos de comunicación usados.
1990
Estos sistemas fueron ahora siendo reemplazados por el estándar celular digital pan Europeo
GSM (Global System for Mobile) desarrollado en la banda de 900 MHz la cual dedicó
Europa para el servicio de telefonía celular.
El estándar GSM está ganando amplia aceptación como el primer sistema celular digital
universal con características de red modernas extendidas a cada usuario móvil y es un fuerte
contendor para servicios PCS sobre los 1800MHz por todo el mundo. En Japón, el estándar
celular digital del Pacífico (PDC) suministra cubrimiento celular usando un sistema similar al
de Norteamérica USDC.
2. CLASES DE SERVICIO
a. Servicio Móvil terrestre
b. Servicio móvil marítimo
c. Servicio móvil aeronáutico
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3. SERVICIO MOVIL TERRESTRE
Aplicaciones
Sistemas de radiotelefonia privada PMR(Private Mobile Radio)
De cobertura básicamente local sin conexión a la red publica conmutada
a. Sistema con acceso rígido de canales
b. Sistema con multiacceso (Trunking) Concentración de enlaces –basados en la
compartición de frecuencias- puede ser analógico o digital
Sistemas de Telefonía Móvil Automática TMA
- Prestan servicios a abonados móviles
- Cobertura desde una nación a continentes enteros
- Explotación automática
- Caracterizado por fiabilidad, disponibilidad y calidad similar al servicio
telefónico convencional
a. Sistemas Analógicos celulares: Utilizan sistemas de multiacceso por división de
frecuencia (FMDA)
b. Sistemas digitales celulares: Utilizan sistemas de multiacceso por división de
tiempo(TDMA) y por distribución de código(CDMA).
Sistemas de radiomensajería o radio búsqueda
Con suministro de información de alerta por tonos, mensajes orales o en forma
alfanumérica para su lectura en pantalla.
Los 1ros en 1960 y los de pantalla y almacenamiento de mensajes en 1980
- Cuentan con más de 80 milones de usuarios.
- En Europa se desarrolla desde 1986 y aprueba en 1992 el ERMES(European
Radio Message System)
- Objetivos
Estructura Común Europea
Formato de codificación común de gran capacidad
Alta velocidad que maximice eficiencia de transmisión
Adopción de especificaciones comunes
- En octubre del 94 la compañía Infomobile lanzo el 1er servicio basado en este
estándar, se han seguido lanzando nuevas ofertas del mismo.
- Viene en proceso de ampliar su mercado más allá de ciertos profesionales:
1993 Suecia, excluye los controles de conexión, las cuotas de pago, solo
se cobra la llamada telefónica
Integración de radiomensajería y telefono celular.
- El mercado se ha segmentado en:
Productos y servicios simples y de bajo costo dirigidos hacia el mercado
de consumo.
Servicios de mayor costo, dirigido hacia el mercado de los negocios
4. COMPOSICION Y ESTRUCTURA
Elementos de un sistema de radiocomunicaciones móviles:
Estaciones Fijas
Estaciones móviles(MS)
Equipos de control.
Estaciones fijas:
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Es una estación no prevista para utilización en movimiento. Algunas categorías son:
Estación Base(BS)
Estación de control
Estación Repetidora(RS)
Estación Base(BS)
- Estaciones Fijas con equipos transmisores y receptores que prestan cobertura
radioeléctrica a las áreas de servicio
- Su funcionamiento se controla desde una Unidad de Control situada en un punto
de control especificado
Control local(in sito)
Control remoto(desde otra estación): meiante línea telefónica o radioenlace.
Estación de control
- Son estaciones Fijas cuyas transmisiones se utilizan para controlar
automáticamente el funcionamiento de otras estaciones de radio base (BS)
- Controlan una BS o una repetidora (RS)
Estación Repetidora(RS)
- Son estaciones fijas que transmiten las señales recibidas y permiten la extensión
del área de cobertura
Estaciones móviles(MS)
- Es una estación prevista para utilización desde un vehículo o persona
- Incluye equipos portátiles y personales
Equipos de control.
- El conjunto de equipos de control lo forman los dispositivos necesarios para el
gobierno de las estaciones de base, la generación y recepción de llamadas,
localización e identificación de vehículos, transferencia de llamadas a red telefónica
privada, señalización de canales, etc.
- En las comunicaciones móviles de datos se incluyen aquí los terminales de datos
(pantallas, impresoras), así como miniordenadores y controladores
ESTRUCTURA BASICA
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Comprende:
- una serie de terminales conectados al centro de control, mediante:
- una central telefónica privada,
- algunos terminales fijos o
- la red telefónica automática TAC
- Una estación base
- Una serie de terminales móviles(equipos en vehículos, equipos portátiles de mano y
receptores de radio búsqueda)
La característica de movilidad de un terminal es función del grado de cobertura de l a red.
En Sistemas de radiocomunicaciones móviles existen dos tipos de enlace:
Sentido base – móvil
Sentido movil-base
- Determina la cobertura el menor de los dos(generalmente móvil-base)
La calidad de la cobertura de la red vine dada por:
- El grado de movilidad del terminal móvil
- La variabilidad del trayecto únicamente puede hablarse de cobertura en sentido
estadístico.
- Porcentaje de emplazamientos (zonal y perimetral) : Definido por el
porcentaje de lugares donde existe el radioenlace.
Cobertura Zonal(se refiere a toda el área en torno a la estación)
Cobertura perimetral(Zona anular situada en el perímetro de la
cobertura)
- Porcentaje de tiempo: Definido por el porcentaje de tiempo que existirá el
radioenlace.
Ejemplo: Supóngase una red de comunicaciones móviles en la que se desea una cobertura
omnidireccional, en torno a la estación base, con un radio de 10 Km, con el siguiente
objetivo de calidad de cobertura:
- Perimetral 90% de los emplazamientos
- Durante el 95% de tiempo
Interpretación:
Durante el 95% del tiempo, debe existir enlace en el 90% del área de una circunferencia de 10
Km de radio, alrededor de la estación de enlace (100%) y en el perímetro del 90%. En
consecuencia la media (cobertura zonal) será del 98%
5. CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS DE RADIOCOMUNICACIONES
MOVILES
a. Por banda de frecuencias utilizada
- Banda VHF:
i. Baja(25-50 MHz)
ii. Alta(150-162 MHz)
- Banda Estrecha: (220-222 MHz)
- Banda UHF:
i. Baja(450-479 MHz)
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ii. Alta(806-941 MHz)
- Banda de microondas(1-2 GHz)
b. Por modalidad de explotación
- Simples
- Semiduplex
- Duplex
c. Por tipo de sistema de control
- C. Local
- C. remoto
SISTEMAS CERRADOS DE RADIOFONIA
1. INTRODUCCION
• Los sistemas cerrados de radiofonia ocupan alrededor de 41 MHz de espectro de
frecuencia en los ranagos de: 2
- 5 a 50 MHz (banda baja de VHF),
- 150 a 162 MHz (Banda alta de VHF) y
- 450 a 470 MHz (Banda baja de UHF)
• En 1970 la FCC autorizo el uso de 115 MHz de ancho de banda para tales servicios en la
región de los 900 MHz
• Clasificación actual de Norte América en servicios terrestres:
- Servicio de radio para la seguridad publica (ambulancias, hospitales, bomberos,
guardabosques y atención a desastres)
- Servicios de radios industriales(mantenimiento de telefonía, industrias,
fabricantes, etc)
- Servicios de radio para transporte terrestre(ferrocarriles, flotas de camiones, autos,
taxis, motos y emergencia de autos)
- Servicios públicos domésticos, frecuencias a los enlaces rurales y urbanos
públicos o ciudadanos.
2. TIPOS DE SISTEMAS, MODULACION Y CANALIZACION
Tipos de sistemas PMR(Private Mobile Radio)
- Convencionales
- Por concentración de enlaces(trunking) Troncales
- Convencionales
Son más utilizados
Son aquellos sistemas que poseen asignación fija de canal
- Por concentración de enlaces(trunking) Troncales
Aquellos que poseen multiacceso automático a un grupo de canales componiendo la
base de los modernos sistemas PMR y de la telefonía celular
Sistemas PMR(Private Mobile Radio)
- Se usa la modulación de frecuencia en banda estrecha, con preacentuacióndesacentuación
de 6 dB/octava con respecto a una frecuencia de referencia de 1000 Hz.
Frecuencia maxima de audio 3000 Hz
Canalización(norma Europea)
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a. Canalización normal
- Separación de canales es de ∆f=25 KHz
- La excursión de frecuencia utilizada es fd = 5 KHz. Aplicando la regla de Carson,
resulta un ancho de banda de la señal modulada de:
- B =2(m+1)fm = 2fd + 2fm = 2(5) +2(3) = 16 KHz
b. Canalización estrecha
- La separación de canales es de ∆f =12,5 KHz
- La excursión de frecuencia utilizada es fd = 2,5 KHz. Aplicando la regla de
Carson, resulta un ancho de banda de:
B = 2fd + 2fm = 2(2,5) +2(3) = 11 KHz
- Clases de canales
a. Simples(a una o dos frecuencias)
b. Semiduplex
c. Duplex
a. Simples
Canales simples a una frecuencia:
Canales simples a dos frecuencias
b. Canales semiduplex a dos frecuencias
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c. Canales Duplex a 2 frecuencias
- Interferencia de RF
- El ruido del transmisor
FALTAN APUNTES OJO
TRANSMISORES Y RECEPTORES EN SISTEMAS DE RADIOCOMUNICACIONES
MOVILES PMR
Todos los equipos construidos para estos servicios son fabricados conforme a los standares
internacionales:
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