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Arquitectura y Protocolos de Red Celular.


Acceso Múltiple por División de Tiempo (TDMA)


La tecnología TDMA, permite a los operadores de red celular multiplexar transmisiones múltiples sobre una frecuencia de radio. Esto proporciona un mayor soporte de suscriptor utilizando el espectro de frecuencias disponibles.
En Estados Unidos la tecnología AMPS y la TDMA deben ser compatibles para que los teléfonos celulares puedan operar automáticamente en “modo dual” (modo analógico y modo digital).
Actualmente, TDMA soporta tres (3) transmisiones digitales sobre una frecuencia, lo cual es bastante para un limitado espectro de frecuencias. Asimismo, el estándar de TDMA define un soporte de diez (10) transmisiones por frecuencia, pero no ha sido probado en ninguna red celular.
En redes GSM, la tecnología TDMA se encuentra dividida en ocho (8) ranuras de tiempo (en lugar de tres), esa es la razón por la que GSM puede soportar un mayor número de suscriptores por canal de voz.
La razón de la diferencia es que el espaciamiento de los canales de AMPS es de 30 Khz. Y en las redes GSM es de 200 Khz.
En el momento que un teléfono celular solicita servicio desde un sitio celular, dicho “sitio” identifica la frecuencia a la que el teléfono transmite y la brecha de tiempo que utilizará, de este modo se le asigna esta brecha de tiempo al teléfono celular y no será utilizada por ningún otro teléfono de la misma celda.
El teléfono celular no transmite mientras su brecha de tiempo no este disponible, este procedimiento se conoce como “Transmisión por ráfagas”.
El estándar que define a TDMA fue dado por EIA/TIA y es conocido como IS-54, pero actualmente el nuevo estándar es el IS-136 que soporta servicio macro celular para una cobertura geográfica grande con baja cantidad de suscriptores.
Finalmente el hecho por que dicha tecnología no se difundió más es porque se debate la interferencia de dichos teléfonos con otros equipos electrónicos como sistemas de navegación aérea, auxiliares de audición y posiblemente con algunos marcapasos (RFI, Radio Frecuency Interference).
La interferencia se debe a que dichos equipos utilizan cristales en sus circuitos los cuales oscilan a frecuencias que son utilizadas por el teléfono y se produce la interferencia, hecho que no sucede en los teléfonos de tecnología CDMA


Acceso Múltiple por División de Código (CDMA)
En CDMA varias frecuencias se envían sobre la misma frecuencia sin multiplexado, en su lugar se agrega un código único para cada transmisión. De este modo los aparatos reciben todas las transmisiones, decodifican cada una y hallan el código correcto. A esta tecnología de dispersar frecuencias por todo el espectro se le conoce como Dispersión espectral.


Las ventajas de CDMA son: Contempla un método de control de energía diseñado para el ahorro de la batería y para ayudar a que no hayan interferencias con otro canal. Así se establece una comunicación con el sitio celular receptor y el teléfono para mantener los niveles de potencia constantes y los mas pequeños posibles.
En CDMA NO se emplean cristales, los cuales al oscilar crean problemas de RFI potenciales para otros equipos electrónicos.
El handoff (pase entre celdas) es el convencional (fuerte) con uno suave adicional. Cuando el teléfono cruza la frontera de una celda, la celda original continua proporcionando servicio al teléfono. La nueva celda se activa y el teléfono funciona en ambos sitios celulares hasta alcanzar la suficiente intensidad de señal que la nueva celda pueda tomar.
No hay degradación notable de la calidad de transmisión durante el handoff, lo cual es critico en la transmisión de datos.

Sistema Global para Comunicaciones Móviles GSM.


La primera red GSM fue implementada en Alemania en 1992. Debido al éxito que tuvo en esa época el desarrollo del ISDN y su posible implementación en redes inalámbricas, es que GSM se tuvo que implementar como una red digital. Así, el GSM se implementó en sus inicios en base a la señalización en base a la tecnología SS7.
El GSM presenta varias características importantes como las llamadas en espera, identificación de la llamada, retención de llamada, llamadas en conferencia y velocidades de datos de 2400 hasta 9600 bps.
Por otro lado, existen tres tipos diferentes de entidades celulares que utilizan GSM. Estas entidades son equipos terminales fijos, portátiles o de mano. La estación móvil fija es aquella que se encuentra instalada permanentemente sobre un automóvil, estas consumen hasta 20 W con lo que se logra obtener una cobertura mayor pero, con un riesgo de interferencia mayor también. Una estación portátil viene a ser un teléfono de maletín, el cual es un poco más grande que los teléfonos de bolsillo y permanecen instalados dentro del maletín funcionando hasta con 8 Watts de consumo. Finalmente, las estaciones móviles son los teléfonos celulares más pequeños y que consumen menos potencia (alrededor de 2W).
Una característica típica de los teléfonos celulares que utilizan GSM es la tarjeta SIM. Esta tarjeta viene a ser un dispositivo pequeño que se inserta en una ranura especial dentro del equipo. Toda la información que el usuario graba en su equipo, tal como directorio, llamadas recibidas, llamadas enviadas, etc. es almacenada en la tarjeta SIM. Así también la línea se encuentra reconocida en la tarjeta, de forma tal que al intercambiar la tarjeta SIM de un equipo a otro la línea o número telefónico de dicho equipo se traslada al otro terminal. Además, las redes GSM proporcionan un sistema de seguridad que permiten desactivar la línea de un equipo celular cuando este ha sido robado.

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