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Red de celdas

Agosto 09, 2021

Una red de celdas o red celular es una red formada por celdas de radio (o simplemente celdas) cada una con su propio transmisor, conocidas como estación base. Estas celdas son usadas con el fin de cubrir diferentes áreas para proveer cobertura de radio sobre un área más grande que el de una celda. Las redes de celdas son inherentemente asimétricas con un conjunto fijo de transceptores principales, cada uno sirviendo una celda y un conjunto de transceptores distribuidos (generalmente, pero no siempre, móviles).

Ventajas

Estas redes ofrecen varias ventajas comparadas con soluciones alternativas:

  • Incrementan la capacidad.
  • Reducen el uso de energía.
  • Tienen mejor cobertura.
  • Tienen acceso a internet.

Esquemas de acceso al medio

El requerimiento principal de una red en el concepto celular es encontrar una manera de que cada estación distribuida distinga la señal de su propio transmisor de la señal de otros transmisores.

Hay dos soluciones a esto, acceso múltiple por división de frecuencias (FDMA, del inglés Frequency Division Multiple Access) y acceso múltiple por división de código (CDMA, del inglés Code Division Multiple Access).

Acceso múltiple por división de frecuencias (FDMA)

FDMA funciona usando frecuencias diferentes entre celdas vecinas. Encontrando la frecuencia de la celda elegida las estaciones distribuidas pueden descartar las señales de las celdas vecinas.

Acceso múltiple por división de código (CDMA)

CDMA consiste en la asignación de un código único para cada equipo terminal conectado a la red. La característica de estos códigos, es que son ortogonales entre sí, de manera que no se interfieren mutuamente. La estación base transceptora los descifra aplicando métodos de separación de códigos ortogonales, consiguiendo establecer comunicación unívoca con cada equipo terminal enganchado.

Otros esquemas de acceso al medio

El acceso múltiple por división de tiempo (TDMA, del inglés Time Division Multiple Access), consiste en la división del continuo temporal en "ranuras de tiempo" (del inglés: time-slots). Por ejemplo, GSM emplea este esquema con ranuras de 125 ms, facilitando un total de 1 s / 125 ms = 8 canales por sector.

Pero, al igual que otros métodos disponibles de acceso al medio, como el acceso múltiple por división de polarización (PDMA del inglés Polarization Division Multiple Access), TDMA no puede ser usado para separar las señales de una celda con la de su vecina ya que sus efectos varían con la posición, y esto hace que la separación de la señal sea prácticamente imposible.

Sin embargo, TDMA es ampliamente usado en combinación con FDMA o CDMA (esquemas dúplex) en sistemas de comunicaciones móviles, con el objeto de otorgar múltiples canales en el área de cobertura de una sola celda.

Mensajes de difusión y paginación

Prácticamente todos los sistemas celulares tienen algún mecanismo de mensajes de difusión. Éste puede ser usado para distribuir información a muchos móviles, por ejemplo, en los sistemas de telefonía celular, el uso más importante de los mensajes de difusión es para configurar el canal para las comunicaciones uno a uno entre el transceptor móvil y la estación base. Esto es llamado paginación.

Los detalles del proceso de paginación varían de red a red, pero normalmente se conoce un número limitado de celdas donde el teléfono se encuentra (este grupo de celdas es llamado área de localización en los sistemas GSM o área de ruteo en los UMTS). La paginación comienza enviando mensajes de difusión en estas celdas. Los mensajes de paginación pueden ser usados para transferir información. Esto se usa, por ejemplo, en los sistemas CDMA para el envió de mensajes SMS.

Reutilización de frecuencias

 
Reutilización de frecuencias en una red celular

El incremento en la capacidad de una red celular, comparando con una red con un solo transmisor, viene con el hecho de que la misma radiofrecuencia puede ser usada en un área diferente para una transmisión completamente diferente. Si hubiera un solo transmisor, solo una transmisión puede ser realizada en cualquier frecuencia dada. Desafortunadamente es inevitable cierto nivel de interferencia en la señal producida por las otras celdas que usan la misma frecuencia. Esto significa que en un sistema estándar FDMA habrá al menos un hueco entre celdas que utilicen la misma frecuencia.

El factor de reutilización de frecuencia es qué tan seguido se puede utilizar la misma frecuencia en una red. Esto es 1/n donde n es el número de celdas que no pueden utilizar una frecuencia para transmisión.

Los sistemas CDMA usan una banda de frecuencia mayor para alcanzar la misma tasa de transmisión que FDMA, pero compensan esto y que poseen un factor de reutilización de 1. En otras palabras, cada celda usa la misma frecuencia y los diferentes sistemas están separados por códigos en lugar de frecuencias.

Movimiento de celda a celda y traspaso

El uso de múltiples celdas significa que, si los transceptores distribuidos son móviles y se mueven de un lugar a otro, pueden también cambiar de celda. El mecanismo para esto cambia dependiendo del tipo de red y las circunstancias del cambio. Por ejemplo, si hay una comunicación continua y no queremos que se interrumpa, entonces se deberá tener especial cuidado para evitar las interrupciones. En este caso debe haber una coordinación clara entre la estación base y la móvil. Generalmente estos sistemas usan algún tipo de acceso múltiple independiente en cada celda, así se anticipa un estado de traspaso y se reserva un nuevo canal para la estación móvil en la nueva estación base que le brindará ahora el servicio. El móvil entonces se mueve del canal en su estación base actual hacia el nuevo canal y desde ese punto la comunicación continúa.

Los detalles de los cambios de una estación base a otra varia considerablemente entre los distintos sistemas. Por ejemplo en todos los traspasos GSM y los traspasos entre frecuencias W-CDMA la estación móvil debe medir el canal que quiere empezar a utilizar antes de moverse a él. Una vez que el canal está confirmado, la red debe comandar al móvil para moverse al nuevo canal y al mismo tiempo iniciar una comunicación bidireccional lo que significa que no hay cortes en la transmisión. En CDMA2000 y en W-CDMA hay traspasos en la misma frecuencia, ambos canales son utilizados al mismo tiempo (esto es llamado un traspaso por soft).

Área de cobertura de una celda

La red celular ideal, mostrada en los libros, tiene celdas hexagonales. En la práctica la cobertura de la celda varía considerablemente dependiendo del terreno, la ubicación de la antena, las construcciones que pudieran interferir, puntos de medición y barreras.

El otro factor que interviene considerablemente en la cobertura es la frecuencia utilizada. Puesto simple, frecuencias bajas tienden a penetrar bien obstáculos, frecuencias altas suelen ser detenidas por objetos chicos. Por ejemplo, una pared de yeso de 5 milímetros detendrá completamente la luz, pero no tendrá ningún efecto sobre ondas de radio.

El efecto de la frecuencia en la cobertura significa que diferentes frecuencias sirven mejor a diferentes usos. Frecuencias bajas, como la de 450 MHz de NMT (en inglés), dan buena cobertura en áreas campestres. La de 900 MHz de GSM 900 es una solución apropiada para áreas urbanas pequeñas. GSM 1800 usa la banda de 1.8 GHz que ya comienza a ser limitada por paredes. Ésta es una desventaja cuando se habla de cobertura, pero es una ventaja cuando se habla de capacidad. Las pico celdas, por ejemplo, un piso de un edificio, son posibles y la misma frecuencia puede ser usada por celdas que son prácticamente vecinas. UMTS a 2.1 GHz es similar a GSM 1800 en cobertura. A 5 GHz las redes inalámbricas 802.11a tienen ya una muy limitada capacidad para penetrar paredes y suelen ser limitadas a una sola habitación en un edificio. Al mismo tiempo 5 GHz puede penetrar fácilmente ventanas y paredes finas, por lo que son usada en WLANs.

Si sobrepasamos estos rangos la capacidad general de la red incrementa (más ancho de banda está disponible) pero la cobertura comienza a ser limitada a la línea de visión. Los enlaces infrarrojos han sido considerados para uso en redes celulares, pero su uso sigue limitado a aplicaciones punto a punto.

El área de servicio de una celda puede también variar debido a la interferencia de sistemas transmitiendo dentro y alrededor. Esto es así especialmente en sistemas basados en CDMA. El receptor requiere cierto nivel de señal/ruido. Cuando el receptor se aleja del transmisor la señal transmitida se reduce. A medida que la interferencia (riudo) crece sobre la señal recibida y no se puede aumentar más el nivel en el transmisor, ésta se corrompe y eventualmente inusable. En los sistemas basados en CDMA el efecto de la interferencia de otro transmisor móvil en la misma celda es muy marcado y tiene un nombre especial, respiro de celda.

Para ver ejemplos reales de coberturas de celdas pueden buscarse mapas provistos por operadores reales en sus sitios webs; en ciertos casos pueden marcar el sitio de los transmisores, en otros se pueden notar los puntos más fuertes de cobertura.

Telefonía celular

 
Estación base GSM.

El ejemplo más común de una red celular es la red de teléfonos móviles (o telefonía celular). Un teléfono móvil es un dispositivo portátil que recibe o realiza llamadas a través de una celda (estación base), o torre de transmisión. Se utilizan ondas de radio para transferir señales hacia y desde el teléfono celular. Grandes áreas geográficas (que representa la cobertura de un proveedor de servicio) son divididas en celdas pequeñas para lidiar con las pérdidas de las señales de línea de visión y el gran número de teléfonos activos en un área. Cada celda tiene un rango de.25 a 20 o más millas, típicos son los valores entre.5 y 5 millas, solapándose unas con otras. Todas las celdas están conectadas a conmutadores para comunicarse con líneas de la red de telefonía publica u otros conmutadores de otras compañías de telefonía móvil.

Cuando un usuario de telefonía móvil se mueve de una celda a otra, el conmutador automáticamente indica al dispositivo y a la celda con la señal más fuerte (indicada por el dispositivo) a trasladarse a un nuevo canal de radio (frecuencia). Cuando el dispositivo responde a través de la nueva celda, el conmutador de intercambio lo conecta a ésta.

Con CDMA el proceso es diferente. Múltiples dispositivos comparten un canal de radio específico; las señales son separadas usando un código de pseudoruido (código PN del inglés Pseudonoise Code) específico de cada teléfono. A medida que el usuario se mueve de una celda a otra el dispositivo se conecta con múltiples celdas (o sectores del mismo sitio) simultáneamente. Esto es conocido como traspaso por soft porque, al contrario de la telefonía celular tradicional, no hay un punto definido donde el dispositivo cambia hacia la nueva celda.

Tecnologías celulares modernas

Los sistemas de telefonía móvil modernos utilizan celdas debido a que las frecuencias de radio son recursos limitados y compartidos. Las celdas y los dispositivos cambian de frecuencia bajo el control de computadoras y usan transmisores de baja potencia, así el número limitado de frecuencias puede ser utilizado por muchas llamadas con menos interferencia. Los dispositivos CDMA en particular, deben tener un control estricto de la potencia para evitar la interferencia entre sí. Un beneficio "accidental" de esto es que las baterías necesitan menos potencia y por ende tienen mayor duración entre recargas.

Ya que la mayoría de los teléfonos móviles utilizan tecnología celular, incluyendo GSM, CDMA y AMPS (analógico), el término "teléfono celular" es intercambiable con "teléfono móvil"; sin embargo, una excepción de teléfonos móviles que utilizan tecnología celular son los teléfonos satelitales.

Los sistemas anteriores al principio celular podrían seguir usándose en algunos lugares. El uso real más notable de estos se da en muchos operadores radio-aficionados que mantienen repetidores de VHF en sus clubes.

Tecnologías celulares

Hay un amplio abanico de tecnologías celulares digitales que incluyen: GSM, GPRS, CDMA, EV-DO, EDGE, 3GSM, DECT, AMPS digital, LTE y iDEN.i

Véase también

  •   Datos: Q535695
  •   Multimedia: Radio telecommunications

Agosto 09, 2021
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Una red de celdas o red celular es una red formada por celdas de radio o simplemente celdas cada una con su propio transmisor conocidas como estacion base Estas celdas son usadas con el fin de cubrir diferentes areas para proveer cobertura de radio sobre un area mas grande que el de una celda Las redes de celdas son inherentemente asimetricas con un conjunto fijo de transceptores principales cada uno sirviendo una celda y un conjunto de transceptores distribuidos generalmente pero no siempre moviles Indice 1 Ventajas 2 Esquemas de acceso al medio 2 1 Acceso multiple por division de frecuencias FDMA 2 2 Acceso multiple por division de codigo CDMA 2 3 Otros esquemas de acceso al medio 3 Mensajes de difusion y paginacion 4 Reutilizacion de frecuencias 5 Movimiento de celda a celda y traspaso 6 Area de cobertura de una celda 7 Telefonia celular 7 1 Tecnologias celulares modernas 7 2 Tecnologias celulares 8 Vease tambienVentajas EditarEstas redes ofrecen varias ventajas comparadas con soluciones alternativas Incrementan la capacidad Reducen el uso de energia Tienen mejor cobertura Tienen acceso a internet Esquemas de acceso al medio EditarEl requerimiento principal de una red en el concepto celular es encontrar una manera de que cada estacion distribuida distinga la senal de su propio transmisor de la senal de otros transmisores Hay dos soluciones a esto acceso multiple por division de frecuencias FDMA del ingles Frequency Division Multiple Access y acceso multiple por division de codigo CDMA del ingles Code Division Multiple Access Acceso multiple por division de frecuencias FDMA Editar FDMA funciona usando frecuencias diferentes entre celdas vecinas Encontrando la frecuencia de la celda elegida las estaciones distribuidas pueden descartar las senales de las celdas vecinas Acceso multiple por division de codigo CDMA Editar CDMA consiste en la asignacion de un codigo unico para cada equipo terminal conectado a la red La caracteristica de estos codigos es que son ortogonales entre si de manera que no se interfieren mutuamente La estacion base transceptora los descifra aplicando metodos de separacion de codigos ortogonales consiguiendo establecer comunicacion univoca con cada equipo terminal enganchado Otros esquemas de acceso al medio Editar El acceso multiple por division de tiempo TDMA del ingles Time Division Multiple Access consiste en la division del continuo temporal en ranuras de tiempo del ingles time slots Por ejemplo GSM emplea este esquema con ranuras de 125 ms facilitando un total de 1 s 125 ms 8 canales por sector Pero al igual que otros metodos disponibles de acceso al medio como el acceso multiple por division de polarizacion PDMA del ingles Polarization Division Multiple Access TDMA no puede ser usado para separar las senales de una celda con la de su vecina ya que sus efectos varian con la posicion y esto hace que la separacion de la senal sea practicamente imposible Sin embargo TDMA es ampliamente usado en combinacion con FDMA o CDMA esquemas duplex en sistemas de comunicaciones moviles con el objeto de otorgar multiples canales en el area de cobertura de una sola celda Mensajes de difusion y paginacion EditarPracticamente todos los sistemas celulares tienen algun mecanismo de mensajes de difusion Este puede ser usado para distribuir informacion a muchos moviles por ejemplo en los sistemas de telefonia celular el uso mas importante de los mensajes de difusion es para configurar el canal para las comunicaciones uno a uno entre el transceptor movil y la estacion base Esto es llamado paginacion Los detalles del proceso de paginacion varian de red a red pero normalmente se conoce un numero limitado de celdas donde el telefono se encuentra este grupo de celdas es llamado area de localizacion en los sistemas GSM o area de ruteo en los UMTS La paginacion comienza enviando mensajes de difusion en estas celdas Los mensajes de paginacion pueden ser usados para transferir informacion Esto se usa por ejemplo en los sistemas CDMA para el envio de mensajes SMS Reutilizacion de frecuencias Editar Reutilizacion de frecuencias en una red celular El incremento en la capacidad de una red celular comparando con una red con un solo transmisor viene con el hecho de que la misma radiofrecuencia puede ser usada en un area diferente para una transmision completamente diferente Si hubiera un solo transmisor solo una transmision puede ser realizada en cualquier frecuencia dada Desafortunadamente es inevitable cierto nivel de interferencia en la senal producida por las otras celdas que usan la misma frecuencia Esto significa que en un sistema estandar FDMA habra al menos un hueco entre celdas que utilicen la misma frecuencia El factor de reutilizacion de frecuencia es que tan seguido se puede utilizar la misma frecuencia en una red Esto es 1 n donde n es el numero de celdas que no pueden utilizar una frecuencia para transmision Los sistemas CDMA usan una banda de frecuencia mayor para alcanzar la misma tasa de transmision que FDMA pero compensan esto y que poseen un factor de reutilizacion de 1 En otras palabras cada celda usa la misma frecuencia y los diferentes sistemas estan separados por codigos en lugar de frecuencias Movimiento de celda a celda y traspaso EditarEl uso de multiples celdas significa que si los transceptores distribuidos son moviles y se mueven de un lugar a otro pueden tambien cambiar de celda El mecanismo para esto cambia dependiendo del tipo de red y las circunstancias del cambio Por ejemplo si hay una comunicacion continua y no queremos que se interrumpa entonces se debera tener especial cuidado para evitar las interrupciones En este caso debe haber una coordinacion clara entre la estacion base y la movil Generalmente estos sistemas usan algun tipo de acceso multiple independiente en cada celda asi se anticipa un estado de traspaso y se reserva un nuevo canal para la estacion movil en la nueva estacion base que le brindara ahora el servicio El movil entonces se mueve del canal en su estacion base actual hacia el nuevo canal y desde ese punto la comunicacion continua Los detalles de los cambios de una estacion base a otra varia considerablemente entre los distintos sistemas Por ejemplo en todos los traspasos GSM y los traspasos entre frecuencias W CDMA la estacion movil debe medir el canal que quiere empezar a utilizar antes de moverse a el Una vez que el canal esta confirmado la red debe comandar al movil para moverse al nuevo canal y al mismo tiempo iniciar una comunicacion bidireccional lo que significa que no hay cortes en la transmision En CDMA2000 y en W CDMA hay traspasos en la misma frecuencia ambos canales son utilizados al mismo tiempo esto es llamado un traspaso por soft Area de cobertura de una celda EditarLa red celular ideal mostrada en los libros tiene celdas hexagonales En la practica la cobertura de la celda varia considerablemente dependiendo del terreno la ubicacion de la antena las construcciones que pudieran interferir puntos de medicion y barreras El otro factor que interviene considerablemente en la cobertura es la frecuencia utilizada Puesto simple frecuencias bajas tienden a penetrar bien obstaculos frecuencias altas suelen ser detenidas por objetos chicos Por ejemplo una pared de yeso de 5 milimetros detendra completamente la luz pero no tendra ningun efecto sobre ondas de radio El efecto de la frecuencia en la cobertura significa que diferentes frecuencias sirven mejor a diferentes usos Frecuencias bajas como la de 450 MHz de NMT en ingles dan buena cobertura en areas campestres La de 900 MHz de GSM 900 es una solucion apropiada para areas urbanas pequenas GSM 1800 usa la banda de 1 8 GHz que ya comienza a ser limitada por paredes Esta es una desventaja cuando se habla de cobertura pero es una ventaja cuando se habla de capacidad Las pico celdas por ejemplo un piso de un edificio son posibles y la misma frecuencia puede ser usada por celdas que son practicamente vecinas UMTS a 2 1 GHz es similar a GSM 1800 en cobertura A 5 GHz las redes inalambricas 802 11a tienen ya una muy limitada capacidad para penetrar paredes y suelen ser limitadas a una sola habitacion en un edificio Al mismo tiempo 5 GHz puede penetrar facilmente ventanas y paredes finas por lo que son usada en WLANs Si sobrepasamos estos rangos la capacidad general de la red incrementa mas ancho de banda esta disponible pero la cobertura comienza a ser limitada a la linea de vision Los enlaces infrarrojos han sido considerados para uso en redes celulares pero su uso sigue limitado a aplicaciones punto a punto El area de servicio de una celda puede tambien variar debido a la interferencia de sistemas transmitiendo dentro y alrededor Esto es asi especialmente en sistemas basados en CDMA El receptor requiere cierto nivel de senal ruido Cuando el receptor se aleja del transmisor la senal transmitida se reduce A medida que la interferencia riudo crece sobre la senal recibida y no se puede aumentar mas el nivel en el transmisor esta se corrompe y eventualmente inusable En los sistemas basados en CDMA el efecto de la interferencia de otro transmisor movil en la misma celda es muy marcado y tiene un nombre especial respiro de celda Para ver ejemplos reales de coberturas de celdas pueden buscarse mapas provistos por operadores reales en sus sitios webs en ciertos casos pueden marcar el sitio de los transmisores en otros se pueden notar los puntos mas fuertes de cobertura Telefonia celular Editar Estacion base GSM El ejemplo mas comun de una red celular es la red de telefonos moviles o telefonia celular Un telefono movil es un dispositivo portatil que recibe o realiza llamadas a traves de una celda estacion base o torre de transmision Se utilizan ondas de radio para transferir senales hacia y desde el telefono celular Grandes areas geograficas que representa la cobertura de un proveedor de servicio son divididas en celdas pequenas para lidiar con las perdidas de las senales de linea de vision y el gran numero de telefonos activos en un area Cada celda tiene un rango de 25 a 20 o mas millas tipicos son los valores entre 5 y 5 millas solapandose unas con otras Todas las celdas estan conectadas a conmutadores para comunicarse con lineas de la red de telefonia publica u otros conmutadores de otras companias de telefonia movil Cuando un usuario de telefonia movil se mueve de una celda a otra el conmutador automaticamente indica al dispositivo y a la celda con la senal mas fuerte indicada por el dispositivo a trasladarse a un nuevo canal de radio frecuencia Cuando el dispositivo responde a traves de la nueva celda el conmutador de intercambio lo conecta a esta Con CDMA el proceso es diferente Multiples dispositivos comparten un canal de radio especifico las senales son separadas usando un codigo de pseudoruido codigo PN del ingles Pseudonoise Code especifico de cada telefono A medida que el usuario se mueve de una celda a otra el dispositivo se conecta con multiples celdas o sectores del mismo sitio simultaneamente Esto es conocido como traspaso por soft porque al contrario de la telefonia celular tradicional no hay un punto definido donde el dispositivo cambia hacia la nueva celda Tecnologias celulares modernas Editar Los sistemas de telefonia movil modernos utilizan celdas debido a que las frecuencias de radio son recursos limitados y compartidos Las celdas y los dispositivos cambian de frecuencia bajo el control de computadoras y usan transmisores de baja potencia asi el numero limitado de frecuencias puede ser utilizado por muchas llamadas con menos interferencia Los dispositivos CDMA en particular deben tener un control estricto de la potencia para evitar la interferencia entre si Un beneficio accidental de esto es que las baterias necesitan menos potencia y por ende tienen mayor duracion entre recargas Ya que la mayoria de los telefonos moviles utilizan tecnologia celular incluyendo GSM CDMA y AMPS analogico el termino telefono celular es intercambiable con telefono movil sin embargo una excepcion de telefonos moviles que utilizan tecnologia celular son los telefonos satelitales Los sistemas anteriores al principio celular podrian seguir usandose en algunos lugares El uso real mas notable de estos se da en muchos operadores radio aficionados que mantienen repetidores de VHF en sus clubes Tecnologias celulares Editar Hay un amplio abanico de tecnologias celulares digitales que incluyen GSM GPRS CDMA EV DO EDGE 3GSM DECT AMPS digital LTE y iDEN iVease tambien EditarSistema Telefonico Movil Avanzado AMPS Repetidor celular Acceso multiple por division de codigo CDMA Comparativa de estandares de telefonia movil CDMA2000 DECT EV DO GSM iDEN Telefono movil Canal comunicacion UMTS W CDMA Telefonia movil 3G IEEE 802 11 WLAN OpenBTS Datos Q535695 Multimedia Radio telecommunicationsObtenido de https es wikipedia org w index php title Red de celdas amp oldid 135858393, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

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