Modulación Adaptativa

Es la capacidad de acoplar el sistema de modulación de acuerdo a las condiciones del canal:

• Mejores condiciones ⇒ Mejor modulación
• Peores condiciones ⇒ Peor modulación

Arreglos de Antenas

Conjunto de antenas, generalmente idénticas, ordenadas en la misma dirección, en una disposición física determinada, relativamente cercanas una de la otra y alimentadas para obtener un patrón de radiación predefinido.

Antenas Inteligentes

Combinación de un arreglo de antenas con una unidad de procesamiento digital que optimiza dinámicamente los patrones de radiación en la transmisión y la recepción de las señales, en respuesta a una señal de interés en el entorno.

Ventajas de las Antenas Inteligentes

• Incremento de la zona de cobertura: En comparación a las antenas omnidireccionales o sectoriales, para una igual potencia transmitida, la señal de un arreglo de antenas se podrá recibir a mayor distancia.
• Reducción en la potencia transmitida: Debido al aumento de ganancia se reduce la contaminación electromagnética y aumenta la sensibilidad de los receptores.
• Aumento de capacidad por reducción de interferencia: Al tener una mejor selectividad espacial permitirá a la estación base discriminar las señales de usuarios interferentes a favor de la señal deseada.
• Reducción de propagación multitrayecto: Debido a la menor dispersión angular de la radiación desde el sistema de antenas.

Beamforming

Técnica que construye el patrón de radiación de la antena de acuerdo a la demanda del servicio. Así, se varía la radiación de acuerdo a la ubicación de los terminales conectados a la red, mejorando la calidad del sistema. Esta técnica permite obtener mejoras del SINR (Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio), ocasionando mejoras en las modulaciones asignadas a los usuarios y mejores tasas de velocidad.

GSM (2G)

Time slot es el recurso de 2G. Cada frame GSM contiene 8 timeslots por una cierta cantidad de frecuencias generando la matriz tiempo-frecuencia para asignar recursos a usuarios. Uplink y Downlink usa FDD (Frequency Division Duplexing), con un offset en frecuencias. Utiliza técnicas de acceso al medio como:

• FDMA (Frequency Division Multiple Access): A cada usuario se le asigna un cierto ancho de banda. En GSM son subportadoras de 200KHz.
• TDMA (Time Division Multiple Access): El canal de frecuencia se divide en intervalos de tiempo (timeslots).

Handover

Traspaso de comunicación en un enlace móvil celular de una celda a otra (o de una BTS a otra). Este traspaso de comunicación puede gatilarse por el nivel de la señal (RxLevel) o por el nivel de la calidad (RxQual).

Conceptos Importantes

• dB: dB=10log(P2/P1). Un aumento de 3dB es el doble de algo, una disminución es la mitad de algo.
• dBm: P[dBm]=10log(P[mW]), P[mW]=10^P[dBm]/10.
• Pérdida en el espacio libre: LFS=92,45+20log(D)+20log(f)[dB] donde D: distancia [Km], f: frecuencia (GHz).
• Cálculo de enlace: F1 o R=17,32√((d1*d2)/(d*f)) [m], donde d1: distancia Tx-obstáculo [Km], d2: distancia obstáculo-Rx [Km], d: distancia Tx-Rx [Km], r: radio de elipsoide [m], f: frecuencia [GHz].

Arquitectura 2G

Jerárquicamente:

1. Mobile Station (MS): Representa a un usuario, se conecta a la red móvil mediante la interfaz Um y está compuesta por el equipo móvil (IMEI) y la SIM (información del abonado).
2. Base Transceiver Station (BTS): Punto de acceso de un móvil a la red. Transfiere la comunicación entre la red y el MS.
3. Base Station Controller (BSC): Controla múltiples BTS. La BTS y la BSC forman el Base Station System (BSS).
4. Mobile Switching Center (MSC): Corazón de la red GSM. Maneja múltiples BSC e interactúa con otros MSCs en la red. Realiza la conmutación telefónica del sistema. Controla llamadas hacia y desde otros sistemas de telefonía. Se hace redundancia en los MSC para tener respaldo en caso de caídas.
5. Gateway Mobile Switching Center (GMSC): Puerta de enlace entre 2 redes telefónicas de diferentes operadores.
6. Home Location Register (HLR): Base de datos que almacena y gestiona la información de los abonados, tales como el IMSI, IMEI, localización actual del MS, restricciones de red, etc.
7. Equipment Identity Register (EIR): Base de datos que hace un seguimiento de todos en la red usando las identificaciones numéricas (lista negra, gris y blanca).
8. Authentication Center (AUC): Maneja tareas de autenticación y encriptación de la red. Guarda el Ki (especie de clave) de cada IMSI.
9. Visitor Location Register (VLR): Rama de cada MSC, reduce consultas al HLR.

Best Effort

La velocidad varía dependiendo de las condiciones de radio, la cantidad de usuarios simultáneos y el servicio utilizado.

Canales de la Interfaz Aire en GPRS – EDGE

En los diferentes timeslots, algunos son de control, tráfico e información. Su distribución dependerá de los requerimientos de servicio de los clientes (priorizando el servicio de voz). Estos recursos se definen como canales lógicos de radio, estos varían entre uplink y downlink. Los más relevantes son:

1. Broadcast Control Channel (BCCH o B): Canal de referencia, lleva información de la celda a los abonados.
2. Stand Alone Dedicated Control Channel (SDCCH o S): Canal de control de la red, encargado de la señalización entre los abonados y la red.
3. Traffic Channel (TCH o T): Encargado de llevar el tráfico de voz a los abonados. Pueden ser Half (2 abonados por slot) o Full (un abonado por slot).
4. Packet Data Channel (PDCH o P): Encargado de llevar el tráfico de datos de los abonados, implementado en las redes GPRS y EDGE.

Arquitectura 3G

Una red móvil 3G está compuesta por 3 subredes:

1. UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network): Red de acceso de radio.
2. CORE (núcleo de red): Se realiza conmutación de paquetes (datos) o circuitos (voz) para el envío de información desde y hacia los abonados.
3. Transporte: Une las 2 subredes anteriores.

3G usa el mismo CORE que en 2G, pero con una RAN (Radio Access Network) diferente. El dispositivo móvil se llama UE (User Equipment) y la interfaz del aire se llama Uu.

Elementos de la Red 3G

1. Nodo B: Como la BTS pero mejora los procesos de envío de señales de RF y la administración de códigos, potencia y hardware.
2. Radio Network Controller (RNC): Es una mejora del BSC. Controla las operaciones de los nodos B que estén conectados a él: control de tráfico, balanceo de carga, handover, asignación de códigos, etc.
3. Visitor Location Register (VLR): En UMTS se trabaja de forma análoga con el LAC para la comunicación de voz y por otro lado se tiene el RAC (Routing Area Code) que tiene la misma funcionalidad que el LAC pero para el tráfico de datos.

Soft Handover

Optimiza el proceso de cambio de estación por mala cobertura, permitiendo el monitoreo de hasta 3 celdas al mismo tiempo (Active Set). Permite minimizar el riesgo de caída de la conexión al momento de hacer el traspaso del abonado, solo se transiciona cuando se está completamente seguro. El tipo de movilidad es gatillado por el nivel de señal (RSCP) o de calidad (ECNO).