La revista de Ing. Eléctrica Mayo 2018
Evolución de las Tecnologías de Múltiple Acceso Sistemas de Comunicaciones II SAIA “A” Lapso 2018/1 Autores: Alcalá Armando y Ortiz Walter
En esta edición… Te invitamos a disfrutar de artículos seleccionados para ti, en los que aprenderás cómo ha sido la evolución de las tecnologías de múltiples acceso en el área de la telefonía móvil celular. Autores: Armando Alcalá Walter Ortiz Tutora: Ing. Yoselin Delgado
Técnicas de Múltiples Acceso, p. 4 Evolución en el área de la telefonía móvil. p. 5 AMPS, p.6. FDMA, p.8 TDMA, p.10 CDMA, p.12 ¿Cómo ocurren las llamadas en CDMA? p.14 GSM, p.16
Técnicas de Múltiples Acceso Las técnicas de Acceso múltiple son aquellas que gestionan un número de señales independientes se combinan en una única señal compuesta para ser transmitida por un canal común. En estas , la distribución de recursos se lleva a cabo entre sitios remotos (por ejemplo, satélites). Si la asignación de recursos se realiza en forma dinámica, en función de las necesidades de los usuarios, se consigue una distribución de recursos más eficiente. En la actualidad existen varias técnicas de múltiple acceso en las comunicaciones por satélites y a la vez se vuelven mas comunes en nuestros hogares, como por ejemplo con el televisor, teléfono, internet, entre otras, básicamente los sistemas satelitales están compuestos por un transmisor, un receptor y un transponder.
Evolución en el área de la telefonía móvil Martin Cooper, es considerado como como "el padre de la telefonía celular“, él introduce el primer radioteléfono en 1973 en Estados Unidos (EUA), mientras trabajaba para la compañía Motorola. Pone a prueba el primer teléfono portátil, DynaTac, de la compañía Motorola. En EUA aparece el primer sistema comercial hasta 1983 en la ciudad de Chicago. A partir de este momento, en Europa, Latinoamérica y otros rincones del mundo, empiezan a operar diversas compañías de telefonía celular a ofrecer el servicio en sus respectivas regiones.
AMPS (Advanced Mobile Phone System) Nace en el año 1979, en español significa Sistema Telefónico Móvil Avanzado, usado estrictamente para voz, es tecnología analógica, de baja velocidad (2400 bauds) y tenía tres (3) bandas de funcionamiento: 450, 800 y 900 MHz.
Teléfono móvil Motorola DynaTAC 8000X AMPS
La innovación principal fue la introducción del concepto de celda y de handoff entre celdas. Esta tecnología del mismo tipo dividen el espacio geográfico en una red de celdas o simplemente celdas, de tal forma que las celdas adyacentes nunca usen las mismas frecuencias, para evitar interferencias. Para poder establecerse la comunicación entre usuarios que ocupan distintas celdas se interconectan todas las estaciones base a un MTSO. A continuación se muestran los primeros sistemas y los países en los que fueron implementados
FDMA (Frequency Division Multiple Access) Nace en el año 1980, en español significa Acceso Múltiple por División de Frecuencia, usado estrictamente para voz, la información que entra al sistema es analógica y permanece analógica durante toda su transmisión. funciona usando frecuencias diferentes entre celdas vecinas. Encontrando la frecuencia de la celda elegida las estaciones distribuidas pueden descartar las señales de las celdas vecinas.
Tanto la tecnología AMPS y FDMA, son consideradas como la primera generación (1 G), pero la que dominaba entre las dos era la AMPS. En ambas, la transferencia entre celdas era muy imprecisa, tenían baja capacidad y la seguridad no existía.
TDMA (Time Division Multiple Access) Nace en el año 1992, en español significa Acceso Múltiple por División de Tiempo, mediante el uso de TDMA se divide un único canal de frecuencia de radio en varias ranuras de tiempo. A cada persona que hace una llamada se le asigna una ranura de tiempo específica para la transmisión, lo que hace posible que varios usuarios utilicen un mismo canal simultáneamente sin interferir. Teléfonos móviles Ericcsson TDMA
Cabe destacar que la tecnología de TDMA, comenzó a ser desarrollada en la década de 1980, no fue implementada sino hasta el año de 1992 por algunas de las grandes compañías de telecomunicaciones del mundo. Actualmente, tanto en Europa como en Japón es empleada la TDMA debido a que es una técnica simple, muy confiable, y ampliamente probada en sistemas de comunicación comercial.
CDMA (Code Division Multiple Access) Nace en el año 1990, en español significa Multiplexación por División de Código, la señal se emite con un ancho de banda mucho mayor que el precisado por los datos a transmitir; por este motivo, la división por código es una técnica de acceso múltiple de espectro expandido. A los datos a transmitir simplemente se les aplica la función lógica XOR con el código de transmisión, que es único para ese usuario y se emite con un ancho de banda mayor que los datos.
CDMA es una técnica de acceso múltiple digital especificado por la Asociación de Industria de Telecomunicaciones (TIA) como" ES - 95." En el 1992 de marzo, el TIA estableció el TR - 45.5 subcomité con el la carta constitucional de desarrollar un cobertor - el espectro la norma celular digital. En Julio de 1993, el TIA dio su aprobación del CDMA ES 95 normal. ES - 95 sistemas dividen el espectro de la radio en portadores que son 1,250 el kHz (1.25 MHz) extensamente. Uno de los únicos aspectos de CDMA es que mientras hay límites ciertamente al número de llamadas telefónicas que pueden ser manejado por un portador, éste no es un número fijo.
¿Cómo ocurren llamadas en CDMA?
Cuando se enciende un móvil, éste conoce la frecuencia asignada para el servicio CDMA en el área local. Se sintoniza en dicha frecuencia y busca la señal piloto. Puede encontrar varias señales piloto provenientes de diferentes estaciones base, pero éstas pueden ser diferenciadas porque tienen diferentes desplazamientos de tiempo. El móvil selecciona la señal piloto más potente y establece referencias de tiempo y frecuencia a partir de ella. Una vez realizado este proceso de selección de la base, el móvil comienza a demodular con el código Walsh 32 que corresponde al canal de sincronización. El canal de sincronización contiene el valor futuro del registro de desplazamiento de código largo (42 bits). El móvil carga dicho valor en su registro y queda sincronizado con el tiempo de la estación base. Además se requiere que el móvil se registre en la base;
de esta manera, ésta sabe que el móvil está disponible para recibir llamadas y su ubicación. Cuando un móvil pasa de una zona a otra y no hay una llamada en curso, realiza un proceso de idle-state handoff. Cuando el usuario realiza una llamada, el móvil intenta contactar la estación base con un acceso de prueba. El código largo que se utiliza está basado en los parámetros de la celda. Si ocurre una colisión el móvil no recibe respuesta y espera un tiempo aleatorio antes de intentar de nuevo. Al establecer contacto con la estación base, esta le asigna un canal de tráfico mediante un código Walsh. A partir de este momento el móvil cambia el código largo por uno basado en su número de serie. El código Walsh se utiliza en el forward-link, mientras que el código largo se utiliza en el reverse-link. Cuando un móvil comunicado con una base detecta otra señal piloto suficientemente potente, solicita un proceso de soft handoff. Al móvil se le asigna otro código de Walsh y otra temporización piloto. El móvil debe estar en capacidad de recibir ambas señales y combinarlas. Cuando la señal de la base original haya disminuido lo suficiente, el móvil solicita el fin del soft handoff. Al finalizar la llamada, los canales se liberan.
GSM (Global System for Mobile C ommunications) En español significa Sistema Global para las Comunicaciones Móviles, desde la creación hasta la implementación la tecnología GSM tuvo un largo tiempo: 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. En 1990 se finalizaron las especificaciones para el primer estándar GSM900, al que siguió DCS-1800 un año más tarde. En 1991 fueron presentados los primeros equipos de telefonía GSM como prototipos.
Los primeros equipos GSM de 1991
En 1992 las primeras redes europeas de GSM-900 iniciaron su actividad, y el mismo año fueron introducidos al mercado los primeros teléfonos móviles GSM, siendo el primero el Nokia 1011 en noviembre de este año.3 En los años siguientes, el GSM compitió con otros estándares digitales, pero se terminó imponiendo también en América Latina y Asia. En 2000, el grupo de trabajo para la estandarización del GSM se pasó al grupo TSG GERAN (Technical Specification Group GSM EDGE Radio Access Network) del programa de cooperación 3GPP, creado para desarrollar la tercera generación de telefonía móvil (3G). El sucesor del GSM, UMTS, fue introducido en 2001, sin embargo su aceptación fue lenta, por lo que gran parte de los usuarios de telefonía móvil en 2010 siguen utilizando GSM.
Generalidades del GSM Permite enviar datos a una velocidad de 9,6 Kbps. Permite acceder a algunos servicios de datos sencillos. Voz y Datos Integrados. Seguridad Mejorada. Red Paneuropea (Roaming). Interface Abierta que genera economías de escala. El 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.