Sistemas de comunicaciones II by Jose Perez

CONTENIDO

 Acceso múltiple

Edición y redacción José G. Pérez CI.18.884.212

o Definición o Características

Cátedra

 Métodos de acceso múltiple  Evolución de las tecnologías de múltiple acceso en el área de Telefonía Móvil Celular

Sistemas de Comunicaciones II Semestre IX Profesora Yoselin Delgado Universidad Fermín Toro Edo. Lara

EDITORIAL Origen de las telecomunicaciones en Venezuela Las telecomunicaciones en Venezuela nacen con el servicio de correos colonial; las correspondencias procedentes del exterior eran transportadas por buques de guerra hasta que la Compañía Guipuzcoana asume tales actividades con sus servicios marítimos desde su establecimiento en el país en el año 1728. La primera administración postal fue creada durante la presidencia del General Páez en 1832, cuando se abren oficinas postales en las capitales de los estados y principales puertos del país. En 1856 se inaugura la primera línea telegráfica de Venezuela entre Caracas y La Guaira- y en 1859 circula la primera estampilla de correos del país. El presidente Antonio Guzmán Blanco nacionaliza el telégrafo eléctrico en 1875 y en 1882 se instaura el servicio internacional telegráfico fecha en que se comunican Venezuela y Colombia.

Reseña Histórica

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Revista Digital Acceso Múltiple

El acceso múltiple por división de frecuencia, también conocido como FDMA (acrónimo en inglés de Frequency Division Multiple Access) es una técnica de multiplexación usada en múltiples protocolos de comunicaciones, tanto digitales como analógicos, principalmente de radiofrecuencia, y entre ellos en los teléfonos móviles de redes GSM.

En FDMA, el acceso al medio se realiza dividiendo el espectro disponible en canales, que corresponden a distintos rangos de frecuencia, asignando estos canales a los distintos usuarios y comunicaciones a realizar, sin interferirse entre sí. Los usuarios pueden compartir el acceso a estos distintos canales por diferentes métodos como TDMA, CDMA o SDMA, siendo estos protocolos usados indistintamente en los diferentes niveles del modelo OSI. En algunos sistemas, como GSM, el FDMA se complementa con un mecanismo de cambio de canal según las necesidades de la red lo precisen, conocido en inglés como frequency hopping o "saltos en frecuencia".

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Su primera aparición en la telefonía móvil fue en los equipos de telecomunicación de primera generación (años 1980), siendo de baja calidad de transmisión y una pésima seguridad. La velocidad máxima de transferencia de datos fue 240 baudios. Un método o técnica de acceso múltiple permite a un número determinado de usuarios conectados a un mismo medio, transmitir y recibir información compartiendo su capacidad. Ejemplos de medio compartido son las redes en anillo, las redes en bus o el caso de estudio en este proyecto, las redes inalámbricas. La manera de conseguir el acceso múltiple se basa en la multiplexación de los usuarios y se lleva a cabo en la capa física del sistema de comunicaciones mediante un protocolo de acceso múltiple y un mecanismo de control conocido habitualmente como MAC (Media Access Control) que se sitúa en la capa dos del modelo OSI. Este protocolo se suele encargar de tareas como evitar la colisión entre usuarios y de distribuir los recursos. Hay varios tipos de métodos de acceso múltiple según la manera que tengan de dividir los recursos del medio. Los principales son TDMA, FDMA y CDMA. En la Figura 4.1 se pueden observar gráficamente las diferencias entre los tres. .

Características 

Tecnología muy experimentada y fácil de implementar.



Gestión de recursos rígida y poco apta para flujos de tránsito variable.



Requiere duplexor de antena para transmisión dúplex.



Se asignan canales individuales a cada usuario.



Los canales son asignados de acuerdo a la demanda.



Normalmente FDMA se combina con multiplexing FDD



Pierdo capacidad 5

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Multiplexación y Acceso Múltiple

Los términos Multiplexación y Acceso múltiple apuntan a la compartición de un recurso de comunicación determinado. En ellos un número de señales independientes se combinan en una única señal compuesta para ser transmitida por un canal común. Las diferencias entre multiplexación (M) y acceso múltiple (MA) son las siguientes: Multiplexación: los requerimientos de los usuarios son fijos o varían muy lentamente en el tiempo. La distribución de los recursos es asignada a priori y se lleva a cabo entre sitios no muy lejanos (por ejemplo, dentro de un circuito). En este caso el recurso de comunicación es sufuciente para todos los usuarios. Acceso Múltiple: 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. Esto se realiza a costa de la pérdida de una pequeña fracción de tiempo y/o ancho de banda, para que 6

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el controlador reciba la informaciรณn sobre las necesidades de los usuarios. En general, el recurso de comunicaciรณn no alcanza a satisfacer las necesidades de comunicaciรณn de todos los usuarios simultรกneamente, por lo que existe una especie de 'pelea' o contienda por la utilizaciรณn del recurso. Por este motivo, se deben acordar y cumplir ciertas reglas.

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Métodos de Acceso Múltiple

Múltiple acceso está definido como una técnica donde más de un par de estaciones terrenas pueden simultáneamente usar un transponder del satélite. La mayoría de las aplicaciones de comunicaciones por satélite involucran un número grande de estaciones terrenas comunicándose una con la otra a través de un canal satelital (de voz, datos o vídeo). El concepto de múltiple acceso involucra sistemas que hacen posible que múltiples estaciones terrenas interconecten sus enlaces de comunicaciones a través de un simple transponder. Esas portadoras pueden ser moduladas por canales simples o múltiples que incluyen señales de voz, datos o vídeo. Existen muchas implementaciones específicas de sistemas de múltiple acceso, pero existen solo tres tipos de sistemas fundamentales: 9

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Frecuency-división multiple access (FDMA) El acceso múltiple por división de frecuencias. Este tipo de sistemas canalizan el transponedor usando múltiples portadoras, donde a cada portadora le asigna un par de frecuencias. El ancho de banda total utilizado dependerá del número total de portadoras. Existen dos variantes de esta técnica: SCPC (Single Channel Per Carrier) y MCPC (Multiple Channel Per Carrier).

Time-division multiple access (TDMA) El Acceso múltiple por división de tiempo está caracterizado por el uso de ranuras de tiempo asignadas a cada portadora. Existen otras variantes a este método, el más conocido es DAMA (Demand Assigned Multiple Access), el cual asigna ranuras de tiempo de acuerdo a la demanda del canal. Una de las ventajas del TDMA con respecto a los otros es que optimiza del ancho de banda.

Code-division multiple access (CDMA) El Acceso múltiple por división de código mejor conocido como Spread Spectrum (Espectro esparcido) es una técnica de modulación que convierten la señal en banda base en una señal modulada con un espectro de ancho de banda que cubre o se esparce sobre una banda de magnitud más grande que la que normalmente se necesita para transmitir la señal en banda base por sí misma. Es una técnica muy robusta en contra de la interferencia en el espectro común de radio y ha sido usado muy ampliamente en aplicaciones militares. Esta técnica se aplica en comunicaciones vía satélite particularmente para transmisión de datos a bajas velocidades.

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Tipos de conexión

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Conexión unidireccional: como solo podemos recibir datos mediante el satélite necesitamos un módem convencional para enviar los datos al ISP, a continuación, la información requerida nos será enviada a través del satélite, en la siguiente imagen se ve cómo funciona este sistema.

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Conexión bidireccional: En esta conexión si es posible realizar tanto el envío como la recepción de datos a través del satélite.

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Sabías que…..? El nombre: "Los teléfonos celulares," o más común hoy en día "teléfonos celulares", recibe su nombre del hecho de que las áreas atendidas por torres se dividen en El primer uso de la palabra "celular" de esta manera "células". Fue en 1977. El primer uso documentado de la palabra "teléfono celular" fue en 1984, pero ahora los conocemos como teléfonos inalámbricos.

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Revista Digital Evolución de las tecnologías de múltiple acceso en el área de Telefonía Móvil Celular

Las telecomunicaciones móviles, en especial la telefonía celular, están revolucionando la industria de las telecomunicaciones. Desde su irrupción en el ámbito comercial a principios de los ochenta, la industria celular en el mundo ha venido creciendo en forma acelerada, con especial dinamismo en la década de los noventa y primeros años del siglo XXI, periodo este último en el cual su crecimiento ha sido espectacular. A pesar que la telefonía celular fue concebida para la voz únicamente, debido a las limitaciones tecnológicas de esa época, la tecnología celular de hoy en día es capaz de brindar otros tipos de servicios tales como datos, audio y video con algunas limitaciones, pero la telefonía inalámbrica del mañana hará posibles aplicaciones que requieran un mayor consumo de ancho banda. Los teléfonos celulares se han convertido en una herramienta primordial

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para la gente común y de negocios, las hace sentir más segura y las hace más productivas. Pero, ¿cuál es el origen de la telefonía móvil celular?

El origen de la telefonía celular móvil se remonta al siglo XIX, cuando el científico alemán Rudolf Hertz descubrió que la información podría ser transmitida a largas distancias por ondas de radio. En el siglo XX se desarrolla y en la década de los cuarenta se presentó el inicio en el sistema de radio móvil que utilizaba la policía, en los siguientes 10 años se introdujo la telefonía celular analógica que obtuvo mucho éxito en todo el mundo. El concepto básico de telefonía celular surgió en 1947 cuando los investigadores de los Laboratorios Bell, de la AT&T (AT&T Bell Labs), en Estados Unidos, pusieron su atención en los primitivos teléfonos móviles usados en los automóviles y concluyeron que el uso de áreas de servicio de pequeño tamaño (celdas o células), conjuntamente con la reutilización de frecuencias en celdas no vecinas, permitiría un incremento sustancial de la capacidad de trafico de esos teléfonos móviles. Sin embargo, en aquellos momentos no existía la tecnología necesaria para materializar la idea. En 1970 la tecnología evolucionó en el área de las telecomunicaciones hacia los sistemas de conmutación controlados por computadoras, los circuitos integrados y la tecnología digital. Ellos abonaron el terreno para la tecnología celular actual. Martin Cooper fue el pionero en esta tecnología, a él se le considera como "el padre de la telefonía celular" al introducir el primer radioteléfono en 1973 en los Estados Unidos mientras trabajaba para Motorola. En 1977 los Laboratorios Bell construyeron y operaron un prototipo de sistema de telefonía celular. Un año después (1978) se comenzaron en la ciudad de Chicago, Estados Unidos, las pruebas públicas del nuevo sistema de telefonía celular, con más de 2000 abonados celulares experimentales. En 14

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1979 comenzó a operar en Tokio, Japón, el primer sistema comercial de telefonía celular por la compañía NTT (Nippon Telegraph & Telephone Corp.) En 1981 en los países Nórdicos se introduce un sistema celular similar a AMPS (Advanced Mobile Phone System o Sistema Avanzado de Telefonía Móvil). Mientras ese mismo año en los Estados Unidos, Motorola y American Radio Phone comenzaron las pruebas de un segundo sistema norteamericano de telefonía celular, en el área de Washington/Baltimore. En 1982, la FCC (Federal Communications Commission), que había tratado el asunto con una gran lentitud, autorizo por fin el servicio comercial de telefonía celular en los Estados Unidos. Un año más tarde (1983), se ofreció por primera vez en los Estados Unidos, en la ciudad de Chicago, por Amerithec, el servicio comercial de telefonía celular analógica, conocido como AMPS. A pesar de su enorme demanda en ese país, el servicio de telefonía celular se demora 36 años en hacerse disponible de modo comercial en los Estados Unidos. A partir de entonces en varios países se diseminó la telefonía celular como una alternativa a la telefonía convencional alámbrica. La tecnología inalámbrica tuvo gran aceptación, por lo que a los pocos años de implantarse se empezó a saturar el servicio surgiendo la imperiosa necesidad de desarrollar e implementar otras formas de acceso múltiple al canal y transformar los sistemas analógicos a digitales para darle cabida a más usuarios. Ahora bien, ¿cuál es la esencia de la telefonía celular? Telefonía móvil celular: conceptos básicosLos sistemas de telefonía celular son sistemas de comunicaciones móviles en los cuales la zona o territorio en que se brinda el servicio (área de cubrimiento) se divide en celdas (células), cada una de las cuales es servida por una estación de radiocomunicaciones, de modo 15

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que cuando un abonado celular se mueve a través de la zona de cubrimiento del sistema, en cada momento es atendido por la estación correspondiente a la celda en que se encuentra, y al transitar a una celda vecina pasa a ser atendido por la estación correspondiente a la misma, sin que se pierda la comunicación que pueda existir en el momento del tránsito de una celda a la otra. El servicio básico de un sistema de telefonía celular permite el establecimiento de una llamada telefónica entre cualesquiera dos abonados del servicio dentro de la zona de cubrimiento del mismo, o entre un abonado celular y uno de la red telefónica publica conmutada (red telefónica convencional). Un sistema de telefonía celular se compone de tres elementos fundamentales:  Las unidades de abonado: los teléfonos celulares  Las estaciones de radiobase (RBS), que dan servicio a cada celda  Los centros de conmutación de móviles (CCM), a través de los cuales se establecen las conexiones de las RBS entre sí y con la red telefónica convencional. Evolución de la telefonía celular Cada vez más es mayor el número de personas en el mundo que están usando teléfonos móviles. En 1990, había 11 millones de teléfonos celulares en todo el mundo, mientras en 1999 este número había ascendido a algo más de 400 millones, cuando el número de computadoras personales era aproximadamente de 180 millones. Sólo durante el año de 1998 el número de usuarios móviles que se adicionaron al parque existente, fue de 100 millones y para fines del dos mil esta cifra se aproximaba a los 500 millones de celulares a nivel mundial. De seguir esta tendencia, según la Unidad de Inteligencia de la revista The Economist, para el año 2004 se espera que el número de celulares se acerque a los 1.000 millones, excediendo el número de teléfonos fijos.

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