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Protocolos de acceso inalámbrico En muchos casos usuarios quieren acceder a un medio común para obtener un servicio. Ejemplos: computadores conectadas a una red, teléfonos inalámbricos “fijos” y móviles, etc. El acceso inalámbrico es aquél en que los usuarios obtienen su servicio mediante un enlace de radiofrecuencias u óptico. Para tener acceso, se han creado protocolos que garantizan que el acceso obedezca a algún criterio acordado: acceso justo, prioridad a información sensible a retardos, garantías de transporte confiable, etc.
El acceso inalámbrico en modo de asignación dinámica puede presentar diversas variantes, cada una de las cuales se adapta mejor a la aplicación específica. En telefonía e Internet inalámbrica la necesidad de comunicación es en ambos sentidos. Para proveer canales bidireccionales (en dirección directa y de retorno) se han ideado 2 métodos: – FDD: Frequency Division Duplex: canales de “subida y bajada” separados en frecuencia. – TDD: Time Division Duplex: canales “subida y bajada” separados en el tiempo En conexión inalámbrica los protocolos que controlan el acceso operan principalmente de acuerdo a los parámetros de frecuencia, tiempo y código. – FDMA: Frequency Division Multiple Access – TDMA: Time Division Multiple Access – CDMA: Code Division Multiple Access * En la práctica se usan combinaciones de las técnicas de multiacceso por las ventajas que aporta cada una.
Móvil transceptor, antena, y el control de circuitos del usuario se puede conectar a varias estaciones bases durante una llamada Estación Base estructura ubicada centralmente con varios transceptores canales full-duplex de comunicación de voz y señalización simultánea a móvil y viceversa conexión a MTSO (por cable/fibra o enlace de microondas) MTSO (Mobile Telephone Switching Office) central telefónica para servicio celular permite la conexión del móvil al PSTN (Public Switched Telephone Network), o a otro móvil
Objetivo: obtener acceso inalámbrico a la red telefónica pública. La escasez de disponibilidad de frecuencias obliga a reutilizar las frecuencias asignadas mediante una distribución espacial en forma de celdas, a las cuales se asigna una parte del espectro (FDMA) o del tiempo (TDMA) o de un código (CDMA). El tamaño de las celdas está determinado por el tráfico telefónico esperado en la celda, [E/km2] y número de canales disponibles para atender esa demanda. Erlang = medida estadística del volumen de tráfico. 1E=1circuito usado 100% tiempo, ó 2 circuitos usados el 50%, etc. NE pueden ser N circuitos usados el 100% o KxN circuitos usados el 100/K%
3,0
2,8
2,6
2,4
2,2
2,0
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
Las interferencias que puede experimentar una comunicación son de 2 tipos y no se solucionan con el aumento de la potencia de transmisión: • Entre los canales adyacentes en frecuencia • Entre aquellos canales que utilizan la misma frecuencia (co-canales), en distintas celdas.
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/ / 1 Hay diversas formas de organizar las celdas para evitar las interferencias entre los canales. En esta transparencia se muestra un cluster de 7 celdas.
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Para señales de radiodifusión de audio, televisión y sistemas celulares, (> 30 MHz), por lo general, las condiciones de un buen enlace están establecidos por la visión directa. d2 + R2 = (h + R)2 d ≈ ( 2hR )1/2, Esto establece una distancia máxima de cobertura, con R = 4/3·63400 km y h = 0,3 km, d ≈ 56,3 km (curvatura del rayo) Por lo general el radio de cobertura de un sistema celular es inferior a 56 km y está determinado por el número de usuarios que se espera tener en un área determinada y el número de canales de comunicaciones disponibles. Este análisis no considera el balance de potencia entre Tx y Rx.
4 3
3
2
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En este caso cada usuario tiene un canal de frecuencia asignado para la comunicación, mientras ésta dure. Este canal puede estar permanentemente asignado (como es el caso de los canales satelitales asignados a los carrier internacionales) o ser usado transitoriamente por el usuario, (como es el caso de la telefonía celular analógica AMPS). El esquema tiene la ventaja de ser relativamente fácil de implementar y sencillo de administrar, cuando el número de usuarios es relativamente bajo. Las desventajas son muchas: el sistema es relativamente rígido y cada equipo debe estar provisto de las componentes necesarias para usar la frecuencia disponible. No es muy eficiente cuando el número de usuarios es elevado, por lo cual no se usa, solo en los sistemas celulares de 2a generación y superiores. Tampoco se adapta muy bien a la transmisión de datos. Y la estimación del canal es distinta en UL y DL.
5
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En este caso cada usuario tiene asignado un canal durante una ranura de tiempo sobre un rango determinado de una banda de frecuencias para su comunicación. Puede ser que se utilice la banda de frecuencias completa para la transmisión, o, simplemente, un rango de frecuencias dentro de la banda. Este canal puede estar permanentemente asignado (como es el caso de los canales satelitales asignados a los carrier internacionales) o ser usado transitoriamente por el usuario, (como es el caso de la telefonía celular analógica IS-136, GMS, DECT). Ventaja en la estimación de canal en UL para DL.
6
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En este caso cada usuario tiene todo el ancho de banda de frecuencia asignado para su comunicación durante todo el tiempo que ésta dure, pero su comunicación se realiza utilizando un código que es único. Los requerimientos de ancho de banda son muy superiores a otros sistemas debido a que cada bit transmitido, codificado en forma polar, debe ser multiplicado por una secuencia difusora de chips. ' (,38
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0.4
f = Rs
f = Rs x (Rch/Rs) = Rs x Gp
0.2
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+/-1
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0
-0.2
-0.4
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Frecuencia / Rs
7
" 9: Datos NRZ
! Transmisor
Modulador (BPSK, M-QAM)
Filtro pasabanda
Generador Código/canal
Ensanchador
Señal banda estrecha
Señal banda ancha Frecuencia
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Data
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' recibida después de desensanchar
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= Espectros Tx y Rx… Energías Ech, Es, No, y SNR(N,Gp)…
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