INTRODUCCIÓN 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 el
controlador reciba la información sobre las necesidades de
los usuarios. En general, el recurso de comunicación no
alcanza a satisfacer las necesidades de comunicación de
todos los usuarios simultáneamente, por lo que existe una
especie de 'pelea' o contienda por la utilización del
recurso. Por este motivo, se deben acordar y cumplir ciertas
reglas.
FDMA (Multiplexación y Acceso Múltiple por
división frecuencial)
La multicanalización (o multiplexación) por
división de frecuencia FDMA, es una técnica que
consiste en transmitir varios mensajes al mismo tiempo a
través de un canal de banda ancha modulando primero las
señales de mensajes en varias subportadoras y formando una
señal de bandabase compuesta que consiste en la suma de
estas subportadoras moduladas. Esta señal compuesta luego
se puede modular en la portadora principal como se muestra en la
siguiente figura:
Se puede usar cualquier tipo de modulación tal como AM,
DSB, SSB, PM, PAM, FM, etc. Es importante resaltar que el
espectro de la señal compuesta se debe componer de
señales moduladas sin espectros traslapados; de lo
contrario, se presentará diafonía entre las
señales de mensaje a la salida del receptor. La
señal de banda base compuesta en seguida modula un
transmisor principal para producir la señal FDM que se
transmite a través del canal de banda ancha. La
señal FDM recibida primero se demodula para reproducir la
señal de bandabase compuesta que se hace pasar a
través de filtros para separar las subportadoras moduladas
individualmente. Las subportadoras luego se demodulan para
reproducir las señales de mensajes originales.
CARACTERÍSTICAS Es posible utilizar el FDMA cuando el
ancho de banda útil del medio de transmisión supera
el ancho de banda requerido por las señales a transmitir.
Hay simultaneidad en la transmisión de señales
porque cada una de ellas se modula con una frecuencia portadora
diferente, tal que éstas frecuencias están
suficientemente separadas para que no se solapen
significativamente las señales:
La señal compuesta transmitida a través del medio
es analógica. Las señales de entrada siempre deben
ser moduladas, para trasladarlas a la banda de frecuencia
apropiada. Si la señal de entrada es digital, se debe
pasar a través de un modem para convertirla en
analógica y posteriormente modularla.
Con FDMA, se asigna a los usuarios un canal de un conjunto
limitado de canales ordenados en el dominio de la frecuencia. Los
canales de frecuencia son muy preciados, y son asignados a los
sistemas por los cuerpos reguladores de los gobiernos de acuerdo
con las necesidades comunes de la sociedad. Cuando hay más
usuarios que el suministro de canales de frecuencia puede
soportar, se bloquea el acceso de los usuarios al sistema.
Cuantas más frecuencias se disponen, hay más
usuarios, y esto significa que tiene que pasar más
señalización a través del canal de control.
Los sistemas muy grandes FDMA frecuentemente tienen más de
un canal de control para manejar todas las tareas de control de
acceso. Una característica importante de los sistemas FDMA
es que una vez que se asigna una frecuencia a un usuario,
ésta es usada exclusivamente por ese usuario hasta que
éste no necesite el recurso.
Acceso Múltiple por división frecuencial en
sistemas satelitales La mayoría de los satélites de
comunicaciones están en una órbita geoestacionaria
(el satélite está en el mismo plano que el que pasa
por el ecuador y a una cierta altura tal que el período
orbital sea igual al período de rotación de la
tierra). En otras palabras, visto desde la tierra, el
satélite se vería como si estuviera estacionario.
Tres de estos satélites separados 120 grados entre
sí, pueden proveer una cobertura mundial ( excepto para
las regiones polares). Muchos de los satélites tienen
repetidores no regenerativos o transceptores (transponders). Esto
quiere decir que la transmisión tierra-satélite
(uplink) es amplificada, corrida en frecuencia, y retransmitida
(downlink) sin ningún procesamiento de señal.
La banda más común para las comunicaciones
satelitales es la banda-C, que usa 6GHz de portadora en la
transmisión uplink y 4GHz para la transmisión
downlink. El uso de estas frecuencias tienen las siguientes
ventajas: equipos de microondas relativamente baratos, poca
atenuación debido a lluvias, insignificante ruido
producido por galaxias, sol, fuentes terrestres, etc. Los nuevos
satélites operan en 14 y 12 GHz (banda KU) con lo cual
pueden operar con antenas mas chicas y baratas. En la
transmisión en banda C, cada satélite tiene
permitido (por acuerdos internacionales) el uso de un ancho de
banda de 500MHz. Tipicamente cada satélite tiene 12
transponders de 36MHz cada uno y los restantes 68Mz del ancho de
banda del satélite, se usan para control. El más
común de los transponders opera en el modo multidestino en
FDM/FM/FDMA.
FDM: señales como las de teléfono (SSB) se les hace
FDM para formar una señal “compuesta”. FM: con
esta señal compuesta se produce modulación en
frecuencia y luego es transmitida al satélite. FDMA: se
asignan subdivisiones del ancho de banda de 36MHz a distintos
usuarios. La mayor ventaja que tiene FDMA sobre TDMA es su
simplicidad. FDMA no requiere sincronización y cada canal
es casi independiente de los restantes.
TDMA (Multiplexación y Acceso Múltiple por
división temporal)
Presentación Evolución de la Tecnología AMPS
a TDMA El Canal de Control Digital de TDMA Características
y capacidades Descripción técnica Ejemplos de
servicios y diseño
Vistazo de las Normas TDMA EIA 553 Plataforma de
tecnología basada en AMPS analógico IS-54B
Introduce un canal de tráfico digital TDMA y un nuevo
juego de caracteríticas autenticación,
identificador del número de llamada, indicador de mensaje
en espera, y privacidad de voz.
Vistazo de las NormasTDMA TDMA Compatible anteriormente (backward
compatible) para IS-54B y EIA 553. Incluye un canal de control
digital y características avanzadas. TDMA Revisión
A Upbanded IS-136 para servicio celular sin interrupción
(seamless) entre las bandas de frecuencias de 800 MHz y 1900 MHz,
y el desarrollo de activación sobre el aire y servicios de
programación. TDMA Revisión B Introduce una gama de
nuevas características (emisión SMS, paquete de
datos etc.)
Código de Voz TDMA Código de voz y canal son
factores importantes en buena calidad de voz. Otros factores
incluyen: Planeamiento de sistema (transferencia (handoff),
reuso, cobertura, etc.) Diseño del aparato de mano
Supresión de Eco, equilibrio de audio, … Dos
códices de habla definidos para TDMA VSELP – Vector Sum
Excited Linear Predictive ACELP – Algebraic Code Excited Linear
Predictive VSELP Diseñado originalmente para
Tecnología IS-54B – de los años 80 ACELP
Recién definido para Tecnología TDMA – de los
años 90 – “estado del arte” Ofrece calidad de
voz inalámbrica en condiciones limpias
Transferencia Apoyada Móvil (MAHO) El sistema instruye al
móvil a medir los canales vecinos. Los resultados son
informados de vuelta al sistema para ayudar en la decisión
de transferencia. Diseñado para reducir las llamadas
perdidas (dropped) y mejorar las transferencias. TDMA apoya
cualquier combinación de transferencia entre canales
digitales y analógicos. TDMA también apoya
transferencias entre bandas celulares de 800 MHz y1900 MHz.
Funcionalidad de Nivel 3 de DCCH Procesamiento de llamadas,
registro, y paging Asignación de canal ayudado por
móvil (MACA) Estructuras de identidad Selección de
Células Reselección de Células
Células jerárquicas Servicios por niveles Sistemas
privados/públicos
Procesamiento de Llamadas Origen utiliza el mismo modelo de
llamada como el IS-54B Teléfono envía mensaje de
origen al sistema en el DCCH al inverso Designación de
canal de tráfico enviada en la respuesta de la
estación de base Paging en el DCCH Se le asigna un espacio
SPACH particular a un teléfono el cual se monitorea por
pages. Esta asignación se basa en el MIN del
teléfono Autenticación Los mismos algoritmos como
usados en IS-54B
Tipos de Registro Condiciones de registro basadas en DCCH se
definen según el siguiente orden de prioridad: Registro de
prueba Nuevo a TDMA Decremento de potencia Desregistro Nuevo a
TDMA Incremento de potencia Condición de transición
de sistema Mejorada en TDMA Area de Ubicación (VMLA) Nueva
a TDMA Registro periódico Mejorado en TDMA
Transición de ACC a DCCH Nueva a TDMA El sistema emite
cuáles formas de registro son apoyadas en F-BCCH.
Aspectos del Registro de TDMA Registro basado en TDMA Se agregan
varios tipos de registro nuevos enTDMA Móviles indican el
tipo de registro al cual responden. Los registros estorbosos
(nuisance) pueden ser reducidos Se define el registro para apoyar
plenamente a los sistemas privados, públicos y
residenciales. Registro basado en VMLA aumenta el control de
sistema sobre la carga de paging por rastrear los móviles
basados en su ubicación. Elimina el problema de registro
ping-pong por definir áreas de superposición.
Asignación de Canales Apoyada por Móviles (MACA) La
MACA permite al móvil proporcionarle a la estación
de base un informe de la calidad de canal en el momento de
acceso. Informe de Calidad de Canal Medición a largo plazo
– sobre el DCCH de servicio: un promedio corriente sobre 32
marcos de RSS, WER, y BER. Medición a corto plazo – sobre
hasta 15 canales especificados por base: RSS basado en 4
mediciones. La estación de base indica los tipos de acceso
específicos por los cuales el móvil debe
proporcionar un informe de calidad de canal. El informe MACA
puede ser utilizado por la estación de base para mejorar
la asignación de canales.
Selección de DCCH Los canales de control digital pueden
ser colocados en cualquier canal dentro de una banda operacional
“Pointers” (Indicadores) de DCCH Marcador de DCCH
Codificado (CDL): El CDL es enviado dentro de cada burst
(ráfaga) de canal de tráfico digital hacia adelante
El CDL señala una ubicación de DCCH dentro de un
bloque de canales. Palabra de Información del Canal de
Control (CCI): La palabra de CCI es enviada como parte del
mensaje superior (overhead) de ACCH. El CCI contiene un indicador
(pointer) a un DCCH singular, el indicador incluye el
número del canal, el DVCC, y la hiperbanda de un DCCH. Los
indicadores de DCCH son proporcionados por la descarga de
llamadas tanto de DTC como AVC. También se pueden usar
asignaciones probabilísticas de DCCH.
Procedimientos de Reselección de Células Los
procedimientos de reselección de células de TDMA se
ejecutan por los móviles mientras un móvil
está en el estado desactivado [o sin tráfico]
(idle) (por ejemplo, modo de invernación (dormir)). Los
parámetros emitidos por la estación de base
guían graciosamente a los móviles a células
en base a: La Movilidad El Tipo de Célula (underlay o
overlay) Los umbrales relativos y absolutos de RF La potencia de
la señal recibida Privado, público,
residencial
Parámetros Claves para la Reselección RSS_ACC_MIN
La potencia mínima de señal requerida para que un
teléfono pueda accesar una célula. RESEL_OFFSET Un
valor histéresis usado para la reselección de
células adyecentes (por ejemplo, tipo de célula
regular). SS_SUFF La potencia de señal considerada
suficiente para que un teléfono pueda reseleccionar una
célula preferida o regular. MS_ACC_PWR La potencia
máxima que un teléfono pueda usar para accesar una
célula en particular.
Parámetros de Reselección Demora Especifica el
tiempo mínimo por el cual una célula propuesta debe
ser vista con una señal adecuada. Tipo de
Célula
Capacidades Básicas Capacidades proporcionadas por medio
de TDMA incluyen: Transición de sistemas sin
interrupciones (seamless) entre sistemas privados y
públicos Cobranza diferenciada Manifestación
alfanumérica del sistema de servicio Underlays y apoyo
dentro del edificio Unicamente privado y semi-privado Es posible
definir sistemas privados múltiples desde un solo DCCH
Debido a la reselección de células de TDMA y el
despliegue jerárquico, TDMA ofrece la historia más
fuerte de servicios por niveles.
Los Mecanismos de Servicios por Niveles Algoritmos de
Reselección de Células: Transición sin
interrupciones (seamless) de DCCH entre sistemas públicos
y privados. Procedimientos de Registro: Asignar y remover a los
abonados del sistema. Remover el riesgo de registros estorbosos.
Identidades del Sistema: Identidades de sistemas privados y
residenciales identifican en forma única a un sistema Tipo
de red (mapa de 3 bit en el DCCH) define una célula como
pública, privada, residencial, o semiprivada. Marcadores
Alfa: Identifican los sistemas a los abonados por su nombre
alfanumérico. Prioridades del Sistema: Los usuarios ponen
en orden a los sistemas privados, residenciales, o
públicos según su preferencia.
Ejemplos de Mensajes Servicios de información
unidireccional Noticias, cotizaciones de la bolsa, resultados
deportivos. Servicios de emisión Tráfico, tiempo,
etc. Notificaciones E-mail Contiene “de,”
“tema” y la primera parte del mensaje. Paging Paging
uni- y bidireccional con respuestas y acusos de recibo.
Plataforma para soluciones integradas de mensajes Correo de voz,
etc.
Activación en el Aire Permite la entrega de
información y actualizaciones NAM al teléfono sobre
el aire. Simplifica el proceso de activación tanto para el
abonado como el proveedor del servicio. Proporciona una capacidad
flexible de download. Proporciona un mecanismo seguro para
actualizaciones A-key.
Identidades de Sistema Cada célula puede emitir las
siguientes identidades de sistema SID – lo mismo como el SID de
hoy. SOC – código de operador de sistema indicando el
operador del sistema celular. PSID – identidades de sistema
privado usadas para diferenciar entre sistemas privados o de WOS.
Tipos de redes pueden ser asignados a cada sector para
diferenciación de servicio Público Privado
Residencial O mezcla (público y privado, público y
residencial, etc.)
Servicios de Datos de TDMA El TDMA introduce un servicio de
circuito digital conmutado para transacciones basadas en sesiones
tales como fax y acceso a la red por discado. Compara con datos
de paquete para transacciones esporádicas cortas.
Datos de Circuito Conmutado y de Paquete Datos de circuito
conmutado Las transacciones dependen del establecimiento de una
llamada. Canal y recursos son ocupados por un usuario
único. Eficiente para fax, transferencias de archivos y
cuando hay un cambio de datos por una porción alta del
tiempo de conexión. Datos en Paquete Servicio “Sin
Conexión” (ningún arreglo superior para
llamadas). Muchos usuarios comparten el mismo canal radial.
Eficiente para transacciones cortas, con ráfagas (bursty),
esporádicas (como e-mail, web browsing o conexiones
virtuales).
Normas de Datos IS-130 – Protocolo de Vinculación Radial
Control de errores Compresión Cifrar IS-135 – Datos Async
y Fax Arreglo para llamada de datos, supervisión, y
despejo Manejo de comandos AT Indicadores de Señales
Características de TDMA Faxes perfectos entregados en
tiempo con una velocidad cerca de dos páginas por minuto.
Las transferencias de archivos podrían ser hasta de
115,200 bit/s con canal de velocidad triple y compresión
(dependiendo de los datos) Velocidad plena – 9.6 kbit/s no
comprimidos – 38.4 kbit/s comprimidos Detecta y corrige errores,
comprime y cifra datos. No se requiere ningún modem o
máquina fax especial por el lado de la línea
alámbrica. El teléfono se parece a un fax/modem
para datos de una línea alámbrica. Compatible con
software existente. El unimodem de futuros Windows también
incluirá apoyo incorporado.
Futuras Características de TDMA Servicio de Emisión
de Mensajes Cortos Tiempo de Habla Mejorado Modo
Descontínuo (DTX) con el ruido confortable duplica el
tiempo de habla Solución de Datos de Paquete Integrado de
TDMA Mejoras de Transporte de Teleservicio Segmentación
Asignación a un canal de tráfico para mensajes
largos
Beneficios de TDMA El DCCH es un método para el despliegue
rápido de servicios avanzados basados en la
infraestructura existente de AMP. El DCCH es la plataforma para
implementación sin interrupciones (seamless) de 800 MHz y
1900 MHz PCS. El DCCH ofrece nuevas características a
nuestros clientes.
Beneficios de TDMA Costo TDMA puede coexistir con radios y
frecuencias AMPS existentes. La capacidad digital puede
introducirse cuando y donde sea necesario. El equipo AMP puede
ser mejorado o desplegado de nuevo en forma selectiva. Capacidad
TDMA introduce un aumento de por lo menos el triple sobre la
capacidad AMPS Aún mayor con el uso de Estructuras de
Células Jerárquicas, Asignación de Canal
Adaptivo, etc. Calidad de Voz Vocoder ACELP mejora
significativamente la calidad de voz. Roaming Aparatos de mano de
modo dual y la compatibilidad AMPS/TDMA aseguran acceso ubicuo a
la red.
CDMA (Acceso múltiple por división de
código)
Tecnologías de Acceso Múltiple CDMA (Code Division
Multiple Access) DICRIMINADOR: CODIGOS ORTOGONALES
ESTÁNDAR: IS95(A-B), IS2000, W-CDMA
CARACTERÍSTICAS: # usuarios/ frecuencia depende de
cantidad de códigos disponibles Ancho Portadora: 1.25MHz
10 portadoras @ 850Mhz Todos los usuarios comparten la misma
fecuencia No Requiere planeamiento de frecuencia Control de
potencia es fundamental. El cambio de celda no implica un cambio
de frecuencia: Soft handoff
PRINCIPIOS DE CDMA CDMA utiliza muchos chips para representar un
bit Cada usuario tiene secuencia de chips única Para
recuperar un bit se integra la gran cantidad de chips recibidos
con el patron de cada usuario Los patrones de chips de otros
usuarios aparentan ruido aleatorio, y no afectan la
detección Codificación de Canal
CDMA combina 3 secuencias de ensanchamiento para crear un
código único. En el receptor las secuencias se
utilizan en el orden inverso que en el emisor Las 3 secuencias
son generadas en ambos extremos y necesariamente no son
utilizadas simultaneamente Secuencias de ensanchamiento
Walsh Codes:(functions for signal processing and code division
multiplexing) (64 disponibles) 64 chips de longitud – dura
1/19200 Seg Ortogonales mutuamente PN Short codes: Se usa por
pares (I + Q) Longitud de 215 — dura 26mS aprox Se genera en
registro de desplazamiento (15 bits) PN Long Code: 1 disponible
Longitud de 242 — se repita cada 40 dias Se genera en un
registro de desplazamiento (42 bits) Secuencias de
ensanchamiento
Características de CDMA (IS 95) CDMA: IS95 Espectro Banda
Ancha Reuso universal de frecuencias Vocoder tasa Variable
Receptor Rastrillo (Rake Receiver) Capa Física Segura
Capacidad suave (Control de Potencia) Soft Handoff Softer
Handoff
Características de CDMA (IS 95) Control de Potencia:
Forward La RB continuamente reduce la potencia de los usuarios en
el Forward link Cuando el Móvil detecta errores en el
forward link solicita mayor energía La RB incrementa la
potencia de ese usuario y luego comienza a disminuirla
progresivamente de nuevo.
CONTROL DE POTENCIA: REVERSE Lazo Abierto: Móvil ajusta la
potencia basado en la potencia de la señal recibida de la
celda Lazo Cerrado: la celda indica +- 1dB @ 800Hz basado en
mediciones de potencia en la celda Lazo Externo: La controladora
detecta gran cantidad de errores (FER) y setea el punto minimo de
potencia
RAKE RECEIVER (RASTRILLO) En cada set de datos el móvil
suma la salida de cada FINGER del receptor Cada finger puede
decodificar un PN offset y Código Walsh Cada finger se
sintoniza en diferentes reflexiones retardadas (multitrayecto) de
la señal o celdas/sector SEARCHER continuamente chequea
por pilotos disponibles (Wo)
SOFT HANDOFF Y SOFTER HANDOFF Handoff es el paso de una celda a
otra y es controlado por el móvil. El móvil chequea
por pilotos disponibles y los comunica al sistema, el cual
responde a que Celda/sector corresponde Un sector vecino es un PN
distinto. SOFTER HO El móvil asigna los FINGERS
según le convenga Cada lado del enlace selecciona la
señal que mejor vea. El cambio de frecuencias de una celda
a otra esta definido y se conoce como Hard Handoff
GLOSARIO CANAL DE CONTROL DEDICADO: En el sistema GSM de
telefonía móvil, se denomina así a los
canales siguientes:- Canal de control aislado y dedicado
"SDCCH".- Canal de control lento asociado "SACCH".- Canal de
control rápido asociado "FACCH".En inglés se
expresan de forma abreviada como "DCCH". VOLVER SACCH: Slow
Associated Control CHannel: Canal de control lento asociado.
VOLVER El estándar CDMAOne o IS-95, fue una
tecnología desarrollada por Qualcomm y consiste en que
todos usan la misma frecuencia al mismo tiempo separándose
las conversaciones mediante códigos.