SISTEMAS DE COMUNICACIÓN: 3 PARCIAL

LTE

Protocolo   LTE

LTE acrónimo de Long Term Evolution, lo que en español se traduce como evolución a largo plazo, en telecomunicaciones, es un estándar para comunicaciones inalámbricas de transmisión de datos de alta velocidad para teléfonos móviles y terminales de datos. Es un protocolo de la norma 3GPP definida por unos como una evolución de la norma 3GPP UMTS (3G), y por otros como un nuevo concepto de arquitectura evolutiva (4G).

LTE se destaca por su 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.

Arquitectura.

La interfaz y la arquitectura de radio del sistema LTE es completamente nueva. Estas actualizaciones fueron llamadas Evolved UTRAN (E-UTRAN). Un importante avance de E-UTRAN ha sido la reducción del coste y la complejidad de los equipos, esto es gracias a que se ha eliminado el nodo de control (conocido en UMTS como RNC). Por tanto, las funciones de control de recursos de radio, control de calidad de servicio y movilidad han sido integradas al nuevo Node B, llamado evolved Node B. Todos los eNB se conectan a través de una red IP y se pueden comunicar unos a otros usando el protocolo de señalización SS7 sobre IP. Los esquemas de modulación empleados son QPSK, 16-QAM y 64-QAM. La arquitectura del nuevo protocolo de red se conoce como SAE donde eNode gestiona los recursos de red.

Barreras para el despliegue de LTE en el mundo

Las principales barreras de LTE incluyen la habilidad de los operadores de desarrollar un negocio viable y la disponibilidad de terminales y espectro. Los operadores necesitan que las aplicaciones y los terminales de usuario estén disponibles antes de comprometer el despliegue de tecnologías 4G. Pues los usuarios cambian sus planes basándose en los equipos, los servicios y las capacidades que estos tengan. Adicionalmente, la disponibilidad de espectro también representará una barrera para LTE pues para alcanzar las velocidades prometidas se requieren 20 MHz para el ancho de la portadora y muchos de los operadores no cuentan con el espectro necesario. Aunque se está abriendo nuevo espectro en la banda de 2,6 GHz en Europa y 700 MHz en Estados Unidos y parte de Europa, esto no es suficiente para alcanzar las demandas de LTE. En Europa, Suecia fue el primero en subastar su espectro; los ganadores incluyen TeliaSonera, Telenor, Tele2 y Hi3G. Otros países que planean subastar la banda de 2,6 GHz son Italia, Austria, Inglaterra y los Países Bajos.

LTE tiene también algunos desafíos que alcanzar:

• Voz sobre LTE: una de las ventajas que LTE promociona es la Evolución del Core de Paquetes (EPC), que es una auténtica red "All-IP" y por lo tanto debe llevar a todos los tipos de tráfico: voz, vídeo y datos. Pero la mayoría de los trabajos de normalización se ha centrado en los aspectos de datos de LTE y la voz se ha descuidado un poco. Es evidente que los beneficios en OPEX/CAPEX de un core convergente EPC solo pueden ser logrados cuando todos los tipos de tráfico se realizan sobre un núcleo único y unificado. El problema de la normalización de la voz sobre LTE se complica más aún cuando se mezcla LTE con diferentes tipos de redes tradicionales incluyendo GSM, HSPA, CDMA2000, WiMAX y Wi-Fi.

Algunas soluciones que se han tomado en consideración son:

• Circuit Switch Fallback CS FallBack: esta es una opción atractiva que permite a los operadores aprovechar sus redes GSM / UMTS / HSPA legadas para la transmisión de voz. Con CSFB, mientras se hace o recibe una llamada de voz, el terminal de LTE suspende la conexión de datos con la red LTE y establece la conexión de voz a través de la red legada. CSFB completamente descarga el tráfico de voz a las redes 2G/3G, que por supuesto obliga a los operadores a mantener sus redes básicas de CS. CS FallBack es una opción atractiva a corto y medio plazo, ya que permite a los operadores optimizar aún más su infraestructura de legado existente, pero en el largo plazo, otras opciones serán más atractivas para cosechar plenamente los beneficios de la convergencia de EPC.

• IMS-basado en VoIP: el subsistema IP Multimedia (IMS) soporta la opción de Voz sobre IP (VoIP) a través de redes LTE directamente. Además, esta opción solo aprovecha Radio Voice Call Continuity (SRVCC) para abordar las brechas de cobertura en redes LTE. Si bien la llamada de voz inicial se establece en la red LTE, si el usuario sale del área de cobertura LTE, entonces la llamada es entregada a la CS principal a través del core IMS. Esta opción proporciona una interesante estrategia de despliegue para los operadores que tienen un fuerte núcleo IMS, ya que les permite hacer la transición a VoIP desde el principio a la vez que aprovechan los activos existentes legados para la continuidad de voz fuera de las áreas de cobertura LTE.

HSPA

High-Speed Packet Access

Es una fusión de dos protocolos móviles, High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) y High Speed Uplink Packet Access (HSUPA) que extiende y mejora el rendimiento de las redes de telecomunicaciones móviles de tercera generación (3G), como son el 3.5G o HSDPA y 3.5G Plus, 3.75G o HSUPA existentes utilizando los protocolos WCDMA.

A finales de 2008 se lanzó un estándar 3GPP aún más mejorado, Evolved High Speed Packet Access (también conocido como HSPA+), posteriormente adoptado a nivel mundial a partir de 2010. Este nuevo estándar permitía llegar a velocidades de datos tan altas como 337Mbit/s en el enlace descendente y 34Mbit/s en el enlace ascendente. Sin embargo, estas velocidades se consigue rara vez en la práctica

Teóricamente, Las primeras especificaciones HSPA alcanzaba velocidades de hasta 14,4 Mbit/s en bajada y hasta 5,76 Mbit/s en subida, dependiendo del estado o la saturación la red y de su implantación. También redujo la latencia, proporcionando hasta cinco veces más la capacidad del sistema en el enlace descendente y 2 veces más la capacidad del sistema en el enlace ascendente a comparación de protocolos WCDMA originales.

Protocolo EDGE

Protocolo EDGE

EDGE es una tecnología que cumple con las demandas de la Tercera Generación (3G) para el envío de datos inalámbricos a gran velocidad y el acceso a Internet. Ofrece a los operarios un servicio 3G económico y espectralmente eficiente para el sistema de bandas actuales.

EDGE es un estándar 3G aprobado por la ITU, y está respaldado por el Instituto Europeo de Estándares de Telecomunicaciones (ETSI), la Asociación de GSM (GSMA), el Proyecto Conjunto de Tercera Generación (3GPP) y 3G Americas. Siete operarios principales en el continente americano, que representan a más de 60 millones de abonados a 2G hasta el cuarto trimestre del 2001, han anunciado despliegues de EDGE. Esta tecnología envía datos, servicios de multimedia y aplicaciones a gran velocidad (tan altas como 473 kbps) y provee una eficiencia espectral que es competitiva con cualquier otra tecnología en el mercado actual.

Al prevalecer la disponibilidad del espectro así como los costos, más operarios se están suscribiendo a los servicios de 3G proporcionados por EDGE. La adopción anticipada de tecnología EDGE permite que los portadores ofrezcan inmediatamente servicios de multimedia, lo cual los prepara para prestar servicios a un 60% de los abonados de móvil por todo el mundo que se estima serán clientes de EDGE/ UMTS (WCDMA) para el año 2006. [Fuente: Nokia]

EDGE proporciona los medios más económicos para proporcionar servicios de 3G dentro del espectro actual

EDGE es una tecnología de radio con red móvil que permite que las redes actuales de GSM ofrezcan servicios de 3G dentro de las frecuencias existentes. Como resultado evolutivo de GSM/GPRS, EDGE es una mejora a las redes GPRS y GSM . GPRS es una tecnología portadora de datos que EDGE refuerza con una mejora de la interfaz de radio, y proporciona velocidades de datos tres veces mayores que las de GPRS. Añadir EDGE a la red de GPRS significa aprovechar en toda su extensión las redes de GSM.

EDGE puede aumentar el rendimiento de la capacidad y producción de datos típicamente al triple o cuádruple de GPRS, proporcionando así un servicio de 3G espectralmente eficiente. En particular, EDGE permitirá que se exploren todas las ventajas de GSM/GPRS, con el establecimiento de una rápida conexión, mayor amplitud de banda y velocidades en la transmisión de datos medios de 80-130 Kbps y tan rápidas como 473 kbps.

Al ser una tecnología de radio de banda angosta (canales de 200 kHz), EDGE permite que los operarios ofrezcan servicios de 3G sin la necesidad de comprar una licencia 3G. Al desarrollar la infraestructura inalámbrica ya existente, EDGE permite que los operarios brinden al mercado servicios de 3G en un lanzamiento rápido. En la mayoría de los casos sólo se necesitan cambios secundarios para pasar de GPRS a EDGE. Además, EDGE reduce el costo al implementar sistemas de 3G a nivel nacional porque está diseñada para integrarse a una red de GSM ya existente. Así, EDGE representa una solución fácil, incremental del coste que sea una de las rutas más rápidas a desplegar los servicios de 3G.

EDGE se puede desplegar en múltiples bandas del espectro y complementa a UMTS (WCDMA)

EDGE se puede desplegar en las bandas de frecuencia 800, 900, 1800 y 1900 MHz actuales y puede servir como la vía a la tecnología UMTS (WCDMA). EDGE complementa a UMTS y así ambas tecnologías coexistirán.

EDGE y UMTS comparten la misma red central IP (Protocolo de Internet) y el Proyecto Conjunto de Tercera Generación (3GPP) las apoya. EDGE prosperará en el espectro existente y como un complemento a los despliegues de UMTS ya que al igual que ésta, EDGE es una solución que interoperará con los despliegues de 3G de EDGE.

Los operarios de TDMA tienen la opción de desplegar GSM/GPRS/EDGE sobreponiéndola de manera paralela a sus redes de TDMA tanto en 850 MHz, como en 1900 MHz. En un mercado de 850 MHz (enlace a la tabla del equipo de 850 MHz), especialmente en áreas menos pobladas y rurales, EDGE ofrece una excelente calidad de propagación; entre más baja la posición en el espectro, toma menos energía enviar la señal y ésta viajará a mayor distancia.

EDGE y el futuro

Introducir EDGE a una red GSM/GPRS es el primer paso en la evolución hacia GSM/EDGE Radio Access Network (GERAN) según el estándar 3GPP, y con el tiempo a una arquitectura de red IP total.

Cuáles son las ventajas de EDGE?

• EDGE ofrece a los operarios un servicio de 3G económico y espectralmente eficiente.
• EDGE es una solución 3G diseñada específicamente para integrarse al espectro existente, permitiendo así a que los operarios ofrezcan nuevos servicios de 3G con licencias de frecuencia existente al desarrollar la infraestructura inalámbrica actual.
• Los operarios de TDMA pueden escoger desplegar una combinación de GSM, GPRS, EDGE y UMTS (WCDMA) en varias bandas dependiendo de la segmentación específica de sus clientes y las estrategias del espectro.
• EDGE ofrece servicios de Internet Móvil con una velocidad en la transmisión de datos a tres veces superior a la de GPRS.
• EDGE y UMTS complementan las tecnologías de 3G; las decisiones de la red de UMTS no se verán afectadas por el cambio de GSM a EDGE y viceversa.
• El equipo de EDGE también opera automáticamente en modo de GSM.
• EDGE será una característica estándar en terminales y soluciones GSM y UMTS, con un costo similar al de GSM hoy en día.
• EDGE proporciona ahorros en los costos, cuando se requiere de una capacidad más alta, velocidades superiores en la transmisión de datos o mejor calidad de servicio en las frecuencias actuales.
• EDGE maximiza la cuota de comercialización de 3G y el margen de ganancia de 3G para los operarios de GSM, TDMA y UMTS.
• Con EDGE, todos los operarios tienen más potencial en sus ganancias y pueden construir redes con costos más bajos.
• EDGE esta diseñada para integrarse a la red de GSM ya existente, lo que reducirá el costo cuando se implementen sistemas de 3G a nivel nacional; al desarrollar la infraestructura existente , se acorta el tiempo de comercialización con un lanzamiento rápido y fácil.
• EDGE será importante para los operarios con redes de GSM o GPRS que se desarrollarán en UMTS; mejorar la infraestructura de GSM con EDGE es una manera eficiente de lograr una cobertura de 3G complementaria en la red consistente al volver a emplear lo invertido en la tecnología de 2G.

¿Es EDGE una tecnología de 3G?

Sí, EDGE habilita los servicios de tipo 3G a todos los posibles usuarios finales y habilita la generación de ingresos de una amplia base de clientes. EDGE forma parte de la familia de tecnologías de tercera generación de la ITU.

Frame Relay

FRAME RELAY.

¿Qué es exactamente Frame Relay? Frame Relay : Protocolo orientado a la tecnología de conmutación de paquetes ofrecido por las compañías telefónicas.

Esta podría ser una definición más o menos típica. Pero hablemos de su funcionalidad : Frame Relay es simplemente un software programado localizado en la compañía de teléfonos diseñado para proporcionar unas conexiones digitales más eficientes de un punto a otro. No es Internet (pero puede facilitar una conexión de Internet a un proveedor de Internet). Es una tecnología emergente que puede proporcionar un método más rápido y de coste más efectivo para acoplar tu ordenador a una red de ordenadores.

Frame Relay es usado mayoritariamente para enrutar protocolos de Redes de Area Local (LAN) tales como IPX o TCP/IP, pero también puede ser usado para transportar tráfico asíncrono, SNA o incluso voz. Su característica primaria más competitiva es el bajo coste (frente a ATM, más rápido pero también mucho más caro).

Hay dos condiciones básicas que deberían existir para justificar la utilización de frame relay. :

• La línea de transmisión debe ser buena. Frame Relay solo funcionará eficientemente si la tasa de error del medio físico es baja.
• Los nodos conectados a Frame Relay no deben ser terminales tontos, sino que correrán sus propios protocolos para control de flujo, recuperación de errores y envío de asentimientos.

Frame Relay fue concebido originalmente como un protocolo para uso sobre interfases ISDN ( interfaces para la Red Digital de Servicios Integrados) . Las propuestas iniciales a este efecto fueron presentadas al Internacional Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector (ITU - T) (antiguamente llamado CCITT, Comité Consultivo Internacional para Telegrafía y Teléfonos) en 1984. En esta época los trabajos sobre Frame Relay también fueron emprendidos por el American National Standards Institute (ANSI).

Los estándars ANSI T1.606 y T1.618 definen los procedimientos núcleo de frame relay : estos procedimientos son usados para manejar las tramas de datos de usuario en un nodo de red frame relay. El estándar ANSI T1.617 define los procedimientos de mantenimiento para las redes frame relay. Estos especifican los tipos de mensajes intercambiados entre un terminal de usuario y un nodo a través del cual él se conecta a la red. El anexo D de este estándar define los procedimientos aplicables a los circuitos virtuales permanentes (PVCs).

Frame Relay surgió como un estándar de facto, producido por un grupo de varios fabricantes de equipos. Nació para cubrir necesidades del mercado no satisfechas hasta el momento en el sector de las comunicaciones. Se trataba de una solución transitoria, pero que ha logrado una gran aceptación, y su papel en la actualidad es importante

Protocolo X.25

Protocolo X.25

PROTOCOLO X.25 SubEs un protocolo utilizado principalmente en una WAN, sobre todo, en las redes públicas de transmisión de datos. Funciona por conmutación de paquetes, esto es, que los bloques de datos contienen información del origen y destino de los mismos para que la red los pueda entregar correctamente aunque cada uno circule por un camino diferente. Esta diseñado para operar efectivamente sin importar los tipos de sistemas conectados a la red. Se utiliza en las redes de conmutación de paquetes.

PROTOCOLO DE EMPAQUETAMIENTO DE DATOS X.25 SubEl protocolo de transmisión de paquete X.25 es una norma para el transporte de datos que se acepta por las partes del mundo. Es compatible con tales normas como OSI.

SubX.25 ofrece comunicaciones libres de errores y garantía de rescate. X.25 provee 100% de conectividad con los mainframes analógicos, minicomputadoras y LANs. Como resultado, las tecnologías mas nuevas y mas rápidas, tales como frame relay, ATM y SMDS usurparan eventualmente el lugar de X.25 como el mas usado extensamente como método de transporte de comunicación de datos

Las principales características son: 

X.25 trabaja sobre servicios basados en circuitos virtuales (CV) o canales lógicos. 

Pueden asignarse hasta 4095 canales lógicos y sesiones de usuarios a un mismo canal físico. 

Nos permite conectar fácilmente equipos de marcas distintas. 

Reduciría considerablemente los costos de la red, puesto que su gran difusión favorecería la salida al mercado de equipos y programas orientados a un basto sector de usuarios.

UMTS

UMTS (Universal Mobile Telephone Service) es un sistema móvil de tercera generación que está siendo desarrollado por el organismo ETSI (European Telecommunications Standards Institute) junto el IMT-2000 de la ITU. UMTS es sistema europeo que está intentando combinar la telefonía celular, teléfonos inalámbricos, redes locales de datos, radios móviles privados y sistemas de radiolocalización. Va a proveer velocidades de hasta 2 Mbps haciendo los videoteléfonos una realidad. Las licencias de UMTS están atrayendo gran interés entre los carriers del continente europeo debido a que representa una oportunidad única para crear un mercado en masa para el acceso a la información, altamente personalizado y amigable para la sociedad. UMTS busca cimentar y extender el potencial de las tecnologías móviles, inalámbricas y satelitales de hoy en día.

Los beneficios que ofrece la tercera generación de móviles a los usuarios, además de la conectividad permanente y la agrupación de servicios multimedia, son:

• Velocidades de transmisión de hasta 2 Mbps con baja movilidad.
• Servicios personales según el perfil y preferencias de cada uno (acceso a noticias personalizadas, música bajo demanda, teleenseñanza, etc.).
• Servicios basados en la posición (localización geográfica, rastreo de llamadas de emergencia, información del tráfico, seguimiento de vehículos, tarifas diferentes desde distintas áreas, etc.).
• Comercio electrónico sin necesidad de tarjeta de crédito y operaciones bancarias.
• Control remoto de los electrodomésticos del hogar.
• Diferentes conexiones simultáneas sobre el mismo terminal móvil.
• Calidad de voz semejante a la red telefónica fija.
• Cobertura mundial, con servicios terrestres y por satélite.

• Nodo de conmutación o MSC. Se encarga del control de las llamadas y su conmutación.
• Controlador de radio o RNC. Es responsable de la asignación y liberación de conexiones radio y canales de tráfico, de la configuración de la red de radio, del control de la calidad, y de la decodificación de la voz.
• Estación base o BTS. Es el elemento de transmisión y recepción dentro de la zona concreta de cobertura.
• Simulador de terminal móvil de 3G o MS-SIM. Se encarga de conectar los distintos terminales de la sala de demostración.

Sistema experimental de UMTS de Ericsson en España

PSK

La modulación por desplazamiento de fase o PSK (Phase Shift Keying) es una forma de modulación angular que consiste en hacer variar la fase de la portadora entre un número de valores discretos. La diferencia con la modulación de fase convencional (PM) es que mientras en ésta la variación de fase es continua, en función de la señal moduladora, en la PSK la señal moduladora es una señal digital y, por tanto, con un número de estados limitado.

La modulación PSK se caracteriza porque la fase de la señal portadora representa cada símbolo de información de la señal moduladora, con un valor angular que el modulador elige entre un conjunto discreto de "n" valores posibles.

Un modulador PSK representa directamente la información mediante el valor absoluto de la fase de la señal modulada, valor que el demodulador obtiene al comparar la fase de ésta con la fase de la portadora sin modular.

La señal modulada resultante, responde a la expresión:

Donde:
=amplitud
=frecuencia
=tiempo

=representa cada uno de los valores posibles de la fase, tantos como estados tenga la señal codificada en banda base multinivel.

Dependiendo del número de posibles fases a tomar, recibe diferentes denominaciones. Dado que lo más común es codificar un número entero de bits por cada símbolo, el número de fases a tomar es una potencia de dos. Así tendremos BPSK con 2 fases (equivalente a PAM), QPSK con 4 fases (equivalente a QAM), 8-PSK con 8 fases y así sucesivamente. A mayor número de posibles fases, mayor es la cantidad de información que se puede transmitir utilizando el mismo ancho de banda, pero mayor es también su sensibilidad frente a ruidos e interferencias.

Las modulaciones BPSK y QPSK, derivadas de la modulación por desplazamiento de fase, son óptimas desde el punto de vista de protección frente a errores. En esencia, la diferencia entre distintos símbolos asociados a cada fase es máxima para la potencia y ancho de banda utilizados. No pasa lo mismo con otras variantes tales como la PSK de 8 niveles (8-PSK), la de 16 (16-PSK) o superiores, para las cuales existen otros esquemas de modulación digital más eficientes.

La gran ventaja de las modulaciones PSK es que la potencia de todos los símbolos es la misma, por lo que se simplifica el diseño de los amplificadores y etapas receptoras lo que significa reducción de costos, dado que la potencia de la fuente es constante.

Existen 2 alternativas de modulación PSK: PSK convencional, donde se tienen en cuenta los desplazamientos de fase, y PSK diferencial (DPSK), en la cual se consideran las diferencias entre un salto de fase y el anterior.

PCS

Servicio de comunicación personal

El Servicio de Comunicación Personal o PCS por sus siglas en inglés es el nombre dado para los servicios de telefonía móvil digital en varios países y que operan en las bandas de radio de 1800 o 1900 MHz.

Servicio de Comunicaciones Personales o PCS es el nombre de la frecuencia de 1900 MHz de banda de radio digital utilizada para servicios de telefonía móvil en Canadá, México y los Estados Unidos. Acceso múltiple por división de código (CDMA), GSM, y D-AMPS sistemas se pueden utilizar en las frecuencias PCS. La FCC, así como Ministerio de Industria de Canadá, dejar de lado la banda de frecuencias de 1850-1990 MHz para uso de teléfonos móviles en 1994, como la original banda de teléfonos celulares a 824-894 MHz se está convirtiendo en hacinamiento. Dual-band GSM teléfonos son capaces de trabajar tanto en los 850 y 1900 MHz, a pesar de que son incompatibles con 900 y 1800 MHz europeos y asiáticos. Sin embargo, GSM "teléfonos mundiales" (algunos de los cuales son conocidos como tri-banda o quad-band teléfonos, porque operan en tres o cuatro diferentes bandas de frecuencia, respectivamente) ofrecen las compañías aéreas de América del Norte de apoyo a nivel europeo y nacional frecuencias. Fuera de los EE.UU., PCS se utiliza para referirse a GSM-1900. En Hong Kong, PCS se utiliza para referirse a GSM-1800.

Sprint fue la primera empresa en establecer una red PCS, que es un GSM-1900 en la red Baltimore-Washington área metropolitana en los EE.UU.. Eventualmente, sin embargo, Sprint red que convierte a la tecnología CDMA y GSM vendió la infraestructura a Omnipoint, que más tarde pasó a formar parte de T-Mobile EE.UU.

QPSK

Este esquema de modulación es conocido también como Quaternary PSK (PSK Cuaternaria), Quadriphase PSK (PSK Cuadrafásica) o 4-QAM, pese a las diferencias existentes entre QAM y QPSK. Esta modulación digital es representada en el diagrama de constelación por cuatro puntos equidistantes del origen de coordenadas. Con cuatro fases, QPSK puede codificar dos bits por cada símbolo. La asignación de bits a cada símbolo suele hacerse mediante el código Gray, que consiste en que, entre dos símbolos adyacentes, los símbolos solo se diferencian en 1 bit, con lo que se logra minimizar la tasa de bits erróneos.

El análisis matemático muestra que un sistema QPSK puede usarse tanto para duplicar la tasa de datos, en comparación con otro BPSK mientras se mantiene el ancho de banda de la señal o para mantener la tasas de datos de BPSK sin dividir a la mitad el ancho de banda. En este último caso, la tasa de errores de bit (BER) es exactamente igual para ambas modulaciones, lo que puede originar confusiones al describirlas y considerarlas.

Respecto a un ancho de banda predeterminado, la ventaja de QPSK sobre BPSK está que con el primero se transmite el doble de la velocidad de datos en un ancho de banda determinado en comparación con BPSK, usando la misma tasa de error. Como contraparte, los transmisores y receptores QPSK son más complicados que los de BPSK, aunque con las modernas tecnologías electrónicas, el costo es muy moderado.

Como ocurre con BPSK, hay problemas de ambigüedad de fase en el extremo receptor, y a menudo se utiliza QPSK codificado en forma diferencial en la práctica.

QPSK en el dominio temporal
Para comprender el funcionamiento de QPSK en el dominio temporal, es necesario analizar lo que ocurre cuando las portadoras en cuadratura son moduladas con un flujo de datos que contiene todas las señales posibles. En el diagrama anexo, se pueden observar las señales I y Q que se obtienen a la salida de cada modulador y la señal total a la salida del sumador lineal.

BPSK

Este esquema es la modulación de desplazamiento de fase de 2 símbolos. También se la conoce como 2-PSK o PRK (Phase Reversal Keying). Es el más sencillo de todos, puesto que solo emplea 2 símbolos, con 1 bit de información cada uno. Es también la que presenta mayor inmunidad al ruido, puesto que la diferencia entre símbolos es máxima (180º). Dichos símbolos suelen tener un valor de salto de fase de 0º para el 1 y 180º para el 0, como se muestra en un diagrama de constelación. En cambio, su velocidad de transmisión es la más baja de las modulaciones de fase.

En presencia de un desplazamiento de fase, introducido por el canal de comunicaciones, el demodulador de BPSK es incapaz de determinar el símbolo correcto. Debido a esto, el flujo de datos es codificado en forma diferencial antes de la modulación. BPSK es funcionalmente equivalente a la modulación 2-QAM.

Implementación

La descripción matemática de una señal modulada BPSK es la siguiente:

Esta expresión proporciona dos fases: 0° y 180° (π radianes). En la forma específica, los datos binarios se transmiten a menudo con las siguientes señales:

donde:
: frecuencia de la onda portadora.
: señal de salida para el "0" lógico.
: señal de salida para el "1" lógico

Tasa de errores

La tasa de bits erróneos de BPSK es baja, debido a su máxima separación entre saltos de fase. Esta tasa con ruido blanco gaussiano y aditivo se puede calcular como:

donde es la función de error complementaria. Ya que en el esquema digital BPSK sólo hay un bit por símbolo, ésta es también la tasa de error de símbolo.

SISTEMAS DE COMUNICACIÓN: 2 PARCIAL.

Antenas Inteligentes.

¿ ANTENAS INTELIGENTES ?

Una antena inteligente es la combinación de un arreglo de antenas (arrays) con una unidad de Procesamiento Digital de Señales (DSP) que optimiza los diagramas de transmisión y recepción dinámicamente en respuesta a una señal de interés en el entorno.

TECNOLOGÍAS EMERGENTES DE MULTIACCESO 

El crecimiento continuo del número de usuarios de sistemas de comunicaciones móviles y la implementación de nuevas plataformas de servicios móviles (3G) han provocado la necesidad de aumentar sus capacidades al más alto nivel posible.

Antenas Inteligentes y Plataformas de Comunicaciones Móviles Para los Nuevos servicios de 3G se plantea como solución el empleo de la novedosa tecnología de Antenas Inteligentes ya que aprovechando las características particulares de estos Sistemas, se consigue aumentar la capacidad de conexión a múltiples usuarios simultáneamente.

INCREMENTO DEL ALCANCE 

Con un arreglo de antenas la ganancia es mayor que en el caso de una antena omnidireccional o sectorizada, así que transmitiendo a la misma potencia, se puede recibir la señal a una mayor distancia en el caso de los sistemas de telefonía móvil, esto permite reducir el numero de estaciones base para cubrir una zona especifica.

REDUCCIÓN DE POTENCIA DE TRANSMISIÓN 

Con el aumento de ganancia producto del arreglo de antenas, se incrementa la sensibilidad de la estación base, por lo tanto los equipos móviles pueden transmitir a una menor potencia incidiendo directamente en el ahorro de baterías. El sistema de Antenas Inteligentes puede radiar una potencia menor por lo cual se pueden reducir o simplificar las especificaciones de los amplificadores de potencia asociadas al sistema de antenas, generando una reducción de costos en las etapas de amplificación.

REDUCCIÓN DE PROPAGACIÓN MULTITRAYECTO 

Debido a la menor dispersión angular de la radiación desde el sistema de Antenas inteligentes, se reducen significativamente los trayectos múltiples de la información que llegaría al equipo móvil. Esto permite simplificar el sistema de ecualización del terminal móvil.

REDUCCIÓN DE PROPAGACIÓN MULTITRAYECTO 

Dependiendo de la configuración del sistema de Antenas Inteligentes, se pueden tener dos situaciones:

1) Captación de la Onda principal de la señal de interés, eliminando las señales de multitrayecto propias y las señales interferentes de otros Usuarios 

2) Captación de la Onda principal de la señal de interés aprovechando la captación de sus señales de mutlitrayecto, para reforzar la señal principal, y eliminar las señales interferentes de otros usuarios.

REDUCCIÓN DEL NIVEL DE INTERFERENCIA 

La selectividad espacial que proporciona el Sistema de antenas inteligentes, permite discernir las señales interferentes provenientes de otros usuarios con esto se logra hacer insensible a la antena receptora hacia esas direcciones y evitar que esas señales sean procesadas en el sistema de recepción También permite reducir la potencia de transmisión en la dirección de esos usuarios para evitarles interferencias La reducción del Nivel de Interferencia reduce la tasa de Error (BER), lo que permite aumentar la calidad de la transmisión de la información.

Incremento del Nivel de Seguridad Gracias a que la transmisión entre la estación y el equipo móvil es direccional, es muy difícil que otro equipo intercepte la comunicación, a menos que esté situado en la misma dirección en que apunta el haz de la antena También se hace fácil la localización de usuarios que estén haciendo uso fraudulento de los servicios que ofrece la red de comunicación móvil

Fuente: https://es.slideshare.net/alcajo2011/presentacion-antenas-inteligentes

Sistema global para las comunicaciones móviles. GSM

 

El sistema global para las comunicaciones móviles (del inglés Global System for Mobile communications, GSM, y originariamente del francés groupe spécial mobile) es un sistema estándar, libre de regalías, de telefonía móvil digital.

Un cliente GSM puede conectarse a través de su teléfono con su computador y enviar y recibir mensajes por correo electrónico, faxes, navegar por Internet, acceder con seguridad a la red informática de una compañía (red local/Intranet), así como utilizar otras funciones digitales de transmisión de datos, incluyendo el servicio de mensajes cortos (SMS) o mensajes de texto.

GSM se considera, por su velocidad de transmisión y otras características, un estándar de segunda generación (2G). Su extensión a 3G se denomina UMTS y difiere en su mayor velocidad de transmisión, el uso de una arquitectura de red ligeramente distinta y sobre todo en el empleo de diferentes protocolos de radio (W-CDMA)

.La Asociación GSM (GSMA o GSM Association), dice que GSM es el estándar en telecomunicaciones móviles más extendido en el mundo, con un 82% de los terminales mundiales en uso.1 GSM cuenta con más de 3000 millones de usuarios en 159 países distintos, siendo el estándar predominante en Europa, América del Sur, Asia y Oceanía, y con gran extensión en América del Norte.

La ubicuidad del estándar GSM ha sido una ventaja tanto para consumidores (beneficiados por la capacidad de itinerancia y la facilidad de cambio de operador sin cambiar de terminal, simplemente cambiando la tarjeta SIM) como para los operadores de red (que pueden elegir entre múltiples proveedores de sistemas GSM, al ser un estándar abierto que no necesita pago de licencias).

En GSM se implementó por primera vez el servicio de mensajes cortos de texto (SMS), que posteriormente fue extendido a otros estándares. Además, en GSM se define un único número de emergencias a nivel mundial, el 112, que facilita que los viajeros de cualquier parte del mundo puedan comunicar situaciones de emergencia sin necesidad de conocer un número local.

Historia y desarrollo

El estándar GSM fue desarrollado a partir de 1982. En la conferencia de telecomunicaciones CEPT de ese año fue creado el grupo de trabajo Groupe Spécial Mobile o GSM, cuya tarea era desarrollar un estándar europeo de telefonía móvil digital. Se buscó evitar los problemas de las redes analógicas de telefonía móvil, que habían sido introducidos en Europa a fines de los años 1950, y no fueron del todo compatibles entre sí a pesar de usar, en parte, los mismos estándares. En el grupo GSM participaron 26 compañías europeas de telecomunicaciones.

En 1990 se finalizaron las especificaciones para el primer estándar GSM-900, al que siguió DCS-1800 un año más tarde. En 1991 fueron presentados los primeros equipos de telefonía GSM como prototipos. De manera paralela, se cambió el nombre del grupo a Standard Mobile Group (SMG) y las siglas GSM a partir de este momento se usaron para el propio estándar.

GSM en España

La tecnología móvil en España comenzó en 1976 con un servicio para vehículos limitado a Madrid y Barcelona llamado Teléfono automático en vehículo. Este servicio fue evolucionando para dar cabida a más usuarios con tecnologías como TMA-450 y posteriormente TMA-900, llegando hasta 900.000 en 1996.

En 1995 dada la inferioridad tecnológica del servicio analógico respecto al digital proporcionado por GSM, se creó la primera red digital móvil llamada Movistar. Posteriormente, se concedieron licencias para una segunda operadora móvil llamada Airtel (actualmente Vodafone). En 1999 se crea una tercera operadora llamada Amena (actualmente Orange).

A esta última se le asignaron frecuencias únicamente en la banda de 1800 MHz lo que suponía tener que desplegar más celdas que si se emplease la banda de 900 MHz para conseguir dar cobertura a una misma zona. Ya en 2005, el gobierno asignó a Amena nuevas frecuencias en la banda de 900 MHz, pero Movistar y Vodafone siguieron contando con un mayor número de frecuencias en esta banda.

A principios del año 2000, empezaron los cierres de las redes analógicas y la asignación de licencias para la tecnología 3G, a la que años más tarde seguiría la tecnología 3,5G. Ese mismo año se concede licencia a la cuarta operadora llamada Xfera (actualmente Yoigo), aunque no empezaría a operar hasta 2006.

Actualmente convivimos con tecnología 2G/3G/3,5G y, aunque 3,5G sea superior tecnológicamente, compañías como Vodafone utilizan red dual para ofrecer una mayor cobertura (si no hay cobertura 2G o 3G, el terminal móvil puede que tenga cobertura 3,5G y viceversa) y maximizar la duración de la batería de sus móviles.

GSM en América Latina

De acuerdo con las cifras suministradas por la organización “3G Américas”, en Colombia el 89 por ciento de los teléfonos móviles operan bajo el estándar GSM, mientras que en Argentina esta cifra llega al 97 por ciento (al 2008 los operadores Movistar, Personal, y Claro solo operan con GSM), en Chile (primer país de Latinoamérica en operar redes GSM ya desde 1997) el 100% de los móviles operan bajo GSM, en México al 80 por ciento, en Brasil al 65 por ciento, en Uruguay 100 por ciento y en Venezuela Digitel al 100% puesto que fue el operador que empezó con esta tecnología, Movistar está en fase de ampliar al 100% su red GSM, y Movilnet opera en dualidad CDMA/GSM, países como Cuba que comenzó por TDMA, a partir de enero de 2009 emplea exclusivamente la tecnología GSM a través de la empresa estatal Cubacel.

En Colombia la Comisión Reguladora de Comunicaciones (CRC), señaló que a partir del 1° de octubre las empresas de telefonía móvil están obligadas a entregar los celulares con las bandas abiertas (desbloqueados) para que éstos puedan funcionar con cualquier operador. Con esta medida el Gobierno busca promover la competencia en el mercado de telefonía celular, en la cual el ganador será el usuario final y evitar el hurto y tráfico ilegal de móviles no solo en Colombia, si no a nivel Latinoamérica, según diálogos entre los distintos gobiernos.

En Chile, se utilizan dos modalidades de proveer los terminales; Venta (principalmente para los abonados de prepago, aunque hay clientes de postpago que prefieren comprar el terminal) y Arriendo con opción de compra (modalidad muy difundida en la modalidad postpago, ya que el terminal resulta a un precio más económico); Todos los equipos se entregan bloqueados para operar solo con tarjetas SIM de la operadora que vende el terminal, sin embargo por ley, las operadoras deben desbloquear gratuitamente los terminales que sean propiedad del abonado (modalidad venta, y una vez ejercida la opción de compra si se obtuvo en arriendo), si el abonado así lo solicita.

Formula Capacidad del canal.

En Ingeniería Electrónica y Teoría de la Información, la capacidad de canal es la cantidad de información que puede ser relativamente transmitida sobre canales de comunicación.

La capacidad del canal se mide en bits por segundo (bps) y depende de su ancho de banda y de la relación S/N (Relación señal/ruido). La capacidad del canal limita la cantidad de información (se denomina régimen binario y se mide en bits por segundo, bps) que puede trasmitir la señal que se envía a través de él.

La capacidad máxima de un canal viene dada por la fórmula:

El régimen binario de una señal que se propaga por un canal no puede ser mayor que la capacidad del canal y depende del número de niveles o estados que se usan para codificar la información. 

Régimen binario de la señal =

donde: 

n es el número de bits por cada elemento de la señal. 

m es el conjunto de elementos diferentes que puede adoptar la señal. 

C es la capacidad del canal según el teorema de Nyquist. 

La capacidad del canal depende de la naturaleza del soporta, es decir, de los portadores canales de gran ancho de banda, como la fibra óptica, su capacidad siempre tiene un límite. Nyquist demostró la existencia de ese límite cuando se envían señales digitales por canales analógicos. 

La teoría de la información, desarrollada por Claude E. Shannon durante la Segunda Guerra Mundial, define la noción de la capacidad del canal y provee un modelo matemático con el que se puede calcular. La cifra que resulta del estado de capacidad del canal, se define como la máxima de la información mutua entre la entrada y la salida del canal. Donde el punto máximo se encuentra en la entrada de la distribución.

Al igual que todos los tipos de comunicación, mantener un diálogo con otro sistema necesita un medio físico para transmitir los datos. En el caso de la Arquitectura de Redes, a ese medio se le denomina canal.

La X representa el espacio entre las señales que puede ser transmitidas y la Y el espacio de señales recibidas, durante un bloque de tiempo sobre el canal.

Con esta fórmula obtenemos la distribución condicional de la función de Y sobre X. Tratando el canal como un sistema estático conocido, pY | X(y | x), esto es una propiedad inherente del canal de comunicación (que representa la naturaleza del ruido en él). Entonces la distribución conjunta de X e Y esta completamente determinada por el canal y por la elección de la distribución marginal de las señales que nosotros elegimos enviar sobre el canal: 

La distribución conjunta puede ser recuperada usando la identidad: 

Sobre estas limitaciones, se debe después maximizar la cantidad de información, o de mensaje, que uno puede comunicar sobre el canal. La medida apropiada para esto es la información mutua I(X;Y), y esta máxima información mutua es el llamado canal de capacidad y viene dado por: 

La eficiencia E de un canal de comunicación, es la relación entre su capacidad y su ancho de banda e indica el número de bits por segundo de información que se puede transmitir por cada herzio de su ancho de banda: 

La eficiencia de un canal está establecida por el número máximo de estados distintos que puede adoptar la señal que se transmite por él para codificar la información. La capacidad de un canal de ancho de banda determinado podría elevarse a infinito utilizando señales con un número infinito de niveles. Pero esto solo se puede obtener con un canal ideal, sin ruidos ni distorsión alguna, los cuales no existen en el mundo real. Por tanto, el número de estados posibles está limitado por la sensibilidad y la capacidad de resolución del propio receptor para diferenciar entre niveles contiguos de la señal que recibe junto con el ruido.