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06.April 2006
HUAWEI TECHNOLOGIES Co., Ltd.
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HUAWEI Confidential
Security Level:
Reglas Básicas del GSM
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Objetivos
Al completar el curso, usted conocerá:
Las ideas básicas del sistema GSM tales
como espectro de frecuencia, reuso de
frecuencias, etc.
La estructura del sistema GSM y el
protocolo utilizado.
Ciertos números que se refieren al BSS
(subsistema de estaciones base)
4 clases de combinaciones de canales y el
concepto de multitrama (multi-frame).
Algunas técnicas de radiotransmisión
El concepto de EDGE
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Referencias
Descripción de las Características del BSS (Subsistema de Estación Base)
Manual de Análisis de Señalizaciones del BSS
Manual Técnico del BSC (Controlador de Estación Base)
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Capítulo 1 Aspectos Generales del Sistema GSM
Capítulo 2 Estructura de la Red GSM
Capítulo 3 Área de Servicio y Planificación de Números
Capítulo 4 Canales en la Interfaz Inalámbrica
Capítulo 5 Técnicas de Radiotransmisión
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Aspectos generales del sistema GSMEl sistema GSM es un sistema celular de acceso por división en tiempo y por división de frecuencia. Cada uno de los canales físicos se caracteriza por tener una frecuencia portadora y un número de time slot.
Los sistema celulares están diseñados para poder operar con grupos de radios de baja tensión desplegados en toda el área de servicio. Cada grupo de radios sirve a las Estaciones Móviles que se encuentran ubicadas cerca de éstos. El área que abarca cada grupo de radios se la conoce como CELDA.
A las señales uplink y downlink para un solo usuario se le asignan diferentes frecuencias, esta técnica se la conoce como Duplexación por División de Frecuencia” (Frequency DivisionDuplex - FDD).
Los datos se transmiten a los diferentes usuarios en intervalos de tiempo llamados slots. Varios slots forman un subbastidor. Esta técnica se la conoce como Acceso Múltiple por División en el Tiempo (Time Division Multiple Access - TDMA).
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Evolución de la tecnología GSM
Entra en vigencia el Protocolo Estándar para GSM
Al sistema se lo llamó Sistema Global para Comunicaciones Móviles
El sistema GSM empieza a brindar servicios en Europa(2G)
Provee servicios en todo el mundo
El sistema GSM utiliza la Técnica de Micro Celdas
1989
1991
1992
1994
1996
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Técnica de celdas
Una determinada área de cobertura de radio formada por un set de
transceptores que conectados a un set de antenas se la denomina
CELDA.
Macro Celdas
Al principio se adoptaron Estaciones Base (BTS) de Alta Potencia
para proveer los servicios. Las Estaciones Base cubren una área
extensa pero la frecuencia que utiliza no es eficiente. Por ello,
solamente se pueden proveer pocos canales a los abonados.
Micro Celdas
Con posterioridad, se adoptaron las Estaciones Base de Baja
Potencia para poder cubrir un área de servicio mejor de alta
capacidad. Al mismo tiempo, se adopta la técnica de reuso de
frecuencias para mejorar la eficiencia en el uso de frecuencias y
también toda la capacidad de la red.
Micro y Macro Celdas
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Técnica de acceso múltiple
La Técnica de Acceso Múltiple permite a varios
abonados utilizar el mismo medio de
comunicación.
Existen tres clases de Técnicas de Acceso
Múltiple: FDMA , TDMA y CDMA.
El sistema GSM adopta FDD-TDMA (FDMA y
TDMA en conjunto).
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FDMA
FDMA utiliza diferentes canales de
frecuencia para establecer una
comunicación.
Todo el esquema de frecuencia
disponible se divide en varios
canales separados (de transmisión y
recepción). Cada canal puede
soportar el tráfico para un abonado o
información de control.
Frecuencia
Tiempo
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TDMA
TDMA establece la comunicación
en diferentes timeslots.
La portadora se divide en
canales que se basan en el
tiempo. En una determinada
secuencia, diferentes señales
ocupan diferentes timeslots, es
decir, se transmiten varias
señales en la misma frecuencia
en diferentes tiempos.
Tiempo
Frecuencia
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CDMA
CDMA establece la comunicación
en diferentes secuencias de
códigos.
Antes de la transmisión se realiza
una codificación especial, de modo
que no se perderá nada de la
información una vez que ésta se
combina y se transmite toda junta
en la misma frecuencia y al mismo
tiempo.Tiempo
Frecuencia
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GSM 900GSM 900
Separación Duplex : 45MHzAncho de banda del canal: 200KHz
Espectro de frecuencia
Uplink
890 915 935 960MHz
Downlink
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Separación Duplex: 95MHzAncho de Banda del Canal: 200KHz
Estación Base Receptora
1710 1785 1805 1880MHz
Estación Base Transmisora
DCS 1800DCS 1800
Espectro de frecuencia
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Espectro de frecuencia
Fd(n)=Fu(n)+10259<=n<=293Fu(n)=450.6+0.2(n-259)450.4~457.6
460.4~467.6GSM 450
Fd(n)=Fu(n)+10306<=n<=340Fu(n)=479+0.2(n-306)478.8~486
488.8~496GSM 480
Fd(n)=Fu(n)+45128<=n<=251Fu(n)=824.2+0.2(n-128)824~849
869~894GSM 850
Fd(n)=Fu(n)+80512<=n<=810Fu(n)=1850.2+0.2(n-512)1850~1910
1930~1990PCS 1900
Fd(n)=Fu(n)+450<=n<=124
955<=n<=1023
Fu(n)=890+0.2n
Fu(n)=890+0.2(n-1024)
876~915
921~960R-GSM 900
Fd(n)=Fu(n)+450<=n<=124
975<=n<=1023
Fu(n)=890+0.2n
Fu(n)=890+0.2(n-1024)880~915 925~960E-GSM 900
Frecuencia Downlink
Punto de Frecuencia Disponible
Frecuencia UplinkAlcance (MHz)Espectro de Frecuencia
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Reutilización de frecuencias
Los recursos de frecuencias del sistema móvil son muy limitados.
Los diferentes abonados pueden utilizar la misma frecuencia en diferentes lugares.
Se debe garantizar la calidad de la comunicación.
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Reutilización de frecuencias
Reutilización
7(Sitios)X 1(Celda)2
1
2
3
4
5
6
7
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Reutilización 4 sitios X 3 celdas
1
8
9
210
46
5 3 7
11
12
R
Reutilización de frecuencias
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Tipos de celdas
Omni
1
120grados
12
3
Celda OmnidireccionalCelda Omnidireccional
Celda de 120 GradosCelda de 120 Grados
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Capítulo 1 Aspectos Generales del Sistema GSM
Capítulo 2 Estructura de la Red GSM
Capítulo 3 Área de Servicio y Planificación de Números
Capítulo 4 Canales en la Interfaz Inalámbrica
Capítulo 5 Técnicas de Radiotransmisión
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Componentes de red GSM-GPRS
GSM /GPRS BSS
BTS
BSC
BTS
BSC
PCU SS7
Sistema SMS
PSTNISDN
Internet,Intranet
MSC/VLR GMSC
HLR/AUC
SGSN
CG BG
GGSN
GPRS Backbone
Otra PLMN
EstaciónMóvil
OMC
EstaciónMóvil
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Interfaces entre diferentes entidades
GSM /GPRS BSS
BTS
BSC
BTS
BSC
PCU SS7Sistema SMS
PSTNISDN
Internet,Intranet
MSC/VLR GMSC
HLR/AUC
SGSN
CG BG
GGSN
GPRS backbone
Otra PLMN
A
Gb
Gi
Gp
C/D/Gs
Gr/Gs/Gd/Ge Gc
Ga
Abis
Um
OMC
EstaciónMóvil
EstaciónMóvil
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Estación móvil (MS)
Identificación Internacional del Terminal Móvil (IMEI)
– Terminal Móvil
MS=ME+SIMMS=ME+SIM
Identificación Internacional del Abonado Móvil (IMSI)
– Módulo de Identificación de Abonado
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Módulo de identificación de abonado (SIM)
Identificación Internacional del Abonado Móvil
(IMSI)
Identificación Temporaria de Abonado Móvil
(TMSI)
Identificación de Área de Ubicación (LAI)
Clave de Autenticación de Abonado (Ki)
SIM
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Controlador de Estación Base (BSC)Estación Base (BTS)Transcodificador (TC) y Submultiplexador (SM)
BTSBTS
BSCBSC
TC/SMTC/SMBSS
MSC
Subsistema de estación base (BSS)
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Conmutación de paquetes de datosPuente entre el SGSN y el BSCProvee interfaz Pb y Gb
BTSBTS
BSCBSC
TC/SMTC/SMBSS
MSC
Unidad de control de paquetes (PCU)
GPRS Backbone
PCUPCU SGSNSGSN
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(Mobile –Service Switching Center - MSC) (Home Location Register – HLR) (Visitor Location Register – VLR (Equipment Identity Register – EIR) (Authentication Center – AUC) (Echo Canceller – EC)
AUCAUCHLRHLR
MSC/VLRMSC/VLR
PSTN
NSSEIREIROMC
BSS
ECEC
Sistema de conmutación de red
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Centro de conmutación de servicios móviles (MSC)
Procesamiento de Llamadas
• Soporte de Operaciones y Mantenimiento
• Gestión de interfaces
• Interconexión de redes e interoperabilidad
• Facturación
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Registro de localización en origen (HLR)
ID del Abonado (IMSI y MSISDN)
• VLR Actual del Abonado (ubicación actual)
• Información de servicios suplementarios
• Estado de abonado (registrado/no registrado)
• Clave de autenticación y función AuC
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Registro de localización de visitantes (VLR)
• Estado del móvil (IMSI agregado/ no agregado/
ocupado / inactivo, etc.)
• Identificación de Área de Ubicación (LAI)
• Identificación Temporaria de Abonado Móvil
(TMSI)
• Asignación de Número de Roaming
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Se verifica la IMEI en la Lista Blanca
Se verifica la IMEI en la Lista Negra/Gris
Si NO se la encuentra
El EIR se centra en los equipos, no en el abonado!!
•Lista Blanca•Lista Negra•Lista Gris
Registro de identificación de equipos (EIR)
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Centro de operación y mantenimiento (OMC)
OS
MMIDB
Gestión de Eventos/Alarmas
Gestión deSeguridad
Gestión de Configuraciones
Gestión de Performance
Gestión de Fallas
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Capítulo 1 Aspectos Generales del Sistema GSM
Capítulo 2 Estructura de la Red GSM
Capítulo 3 Área de Servicio y Planificación de Números
Capítulo 4 Canales en la Interfaz Inalámbrica
Capítulo 5 Técnicas de Radiotransmisión
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Área de servicio
PLMN service area
......
Área de Servicio
Área de servicio del MSC...
Área ubicación...
celda
Área de servicio de PLMN
Área del Servicio del MSC...
Área ubicación...
celda
Área de servicio de PLMN
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LAI
Identificación de Área de Ubicación
El LAI es el código internacional del área de ubicación.
MCC: Código de País Móvil (Mobile Country Code). Estácompuesto por tres dígitos.Por ejemplo: El MCC de China es "460"
MNC: Código de Red Móvil (Mobile Network Code). Estácompuesto por 2 dígitos .Por ejemplo: El MNC de China Mobile es "00"
LAC: Código de Área de Ubicación (Location Area Code). Es un código hexadecimal de dos bytes.El valor 0000 y FFFF no es válido.Por ejemplo: 460-00-0011
MCC MNC LAC
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CGI
La CGI es una identificación internacional única de celdasEl formato que se utiliza es LAI+CILAI: Identificación de Área de UbicaciónCI: Identificación de Celda. Este código utiliza un código hexadecimal de dos bytes para identificar las celdas dentro de la LAI.Por ejemplo: 460-00-0011-0001
CGI: Identificación Global de Celda(Cell Global Identification)
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BSIC
NCC: Código de color de la red PLMN. Está compuesto por 3 bits. Permite distinguir varias PLMN cercanas.BCC: Código de color de BTS. Está compuesto por 3 bits. Se utiliza este código para distinguir diferentes celdas asignadas con la misma frecuencia.
NCC BCC
BSIC
BSIC: Código de Color de Identificación de Estación Base(Base Station Identification Color Code)
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CC: Código de País. Por ejemplo: El Código de País de China es "86".
NDC: Código Nacional de Destino. Por ejemplo: El Código Nacional de Destino de China Telecom es 139, 138, 137, 136, 135.
SN: Número de Abonado. Formato: H0 H1 H2 H3 ABCDEjemplo: 86-139-0666-1234
MSISDN
CC NDC SNNúmero móvil nacional
(importante)
Número ISDN internacional de estación móvil
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MCC: Código de País Móvil. Está compuesto por 3 dígitos.Por ejemplo: El MCC de China es "460“.
MNC: Código de Red Móvil. Está compuesto por 2 dígitos.Por ejemplo: El MNC de China Telecom es "00“.
MSIN: Número de Identificación de Abonado Móvil. H1H2H3 S ABCDEFPor ejemplo: 666-9777001
NMSI: Identificación de Abonado Móvil Nacional. Está formada por el MNC y el MSIN. Ejemplo de IMSI : 460-00-666-9777001
No más de 15 dígitos
3 dígitos 2 dígitos
IMSI
MCC MNC MSINNMSI
IMSI
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Se asigna la TMSI una vez que se haya efectuado la autenticación del abonado con éxito. El VLR controla la asignación de nuevos números de TMSI y los informa al HLR.Se utiliza la Identificación Temporaria de Abonado Móvil para asegurar que la identidad del abonado móvil no sea divulgada en la interfaz de aire.La TMSI está compuesta por 4 bytes (8 números hexadecimales) y es determinada por el operador.
TMSITMSI: Identificación Temporaria de Abonado Móvil (Temporary Mobile Subscriber Identification)
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IMEI
TAC FAC SNR SP
IMEI
IMEI: Identificación Internacional de Equipos para Estación Móvil (International Mobile Station Equipment Identification)
TAC: Código de aprobación tipo, 6 bits, determinado por el tipo de centro de aprobaciónFAC: Código de Montaje Final, 2 bits. Este código es determinado por el fabricante.SNR: Número de serie, 6 bits. Es emitido por el fabricante de la MS. SP: 1 bit , No utilizado.VERIFIQUE LA IMEI en su Estación Móvil:
*#06#
TAC: Código de aprobación tipo, 6 bits, determinado por el tipo de centro de aprobaciónFAC: Código de Montaje Final, 2 bits. Este código es determinado por el fabricante.SNR: Número de serie, 6 bits. Es emitido por el fabricante de la MS. SP: 1 bit , No utilizado.VERIFIQUE LA IMEI en su Estación Móvil:
*#06#
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Capítulo 1 Aspectos Generales del Sistema GSM
Capítulo 2 Estructura de la Red GSM
Capítulo 3 Área de Servicio y Planificación de Números
Capítulo 4 Canales en la Interfaz Inalámbrica
Capítulo 5 Técnicas de Radiotransmisión
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2 30 16 74 52 3
El canal físico es el medio a través del cual se transmite la información: 200KHz y 0.577ms
0 1
TRAMA TDMA
TimeslotA la información transmitida en un time
slot se la conoce como “ráfaga”A la información transmitida en un time
slot se la conoce como “ráfaga”
Canal físico y canal lógico
El canal lógico consiste en la información que es transmitida a través de los canales físicos
TRAMA TDMA
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Dos tipos de canales lógicos
Canal de Tráfico (TCH) :Transmite información de tráfico, incluye datos y voz.
Canal de Control (CCH) :O Canal de Señalización, transmite todo tipo de información de control.
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Canal de tráfico (TCH)
TCHCanales de Tráfico
Voz
TCH/FR
Datos
TCH/HRTCH/9.6 TCH/2.4
TCH/4.8
TCH Canal de TráficoTCH/FR Canal de Voz Full RateTCH/HR Canal de Voz Half RateTCH/9.6 Canal de Datos 9.6kb/sTCH/4.8 Canal de Datos 4.8kb/sTCH/2.4 Canal de Datos 2.4Kb/s
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FCCHSCH
CCH (Canales de Control)
DCCH
SDCCH
BCH
BCCH Synch. CH.ACCH
SACCHFACCH CCCH
RACH CBCH
PCH/AGCH
Canal de Control Broadcast – BCCHCanal de Control Común – CCCHCanal de Control Dedicado – DCCHCanal de Control Asociado – ACCH
Canal de control (CCH)
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CCH
BCH
BCCH Canales de
Sincro.
SCH FCCH
La información transmitida en el BCCH
es monitoreada periódicamente por la Estación Móvil en modo inactivo
BCCH: Canal de Control Broadcast
FCCH: Canal de Corrección de Frecuencia
SCH: Canal de Sincronización
Canal de control Broadcast (BCCH)
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CCH
CCCH
RACHuplink
CBCH downlink
PCH/AGCHdownlink
El CCCH es responsable de transferir la información de control entre todos los móviles y la red.
RACH: Canal de Acceso Aleatorio
PCH: Canal de Paging
AGCH: Canal de Asignación de Acceso
CBCH: Canal de Transmisión de Celdas
Canal de control común (CCCH)
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CCH
DCCH
SDCCH
FACCH SACCH
El DCCH es asignado a una conexión única inalámbrica para llevar a cabo mediciones y traspasos (handover).SDCCH: Canal de Control Dedicado AutónomoACCH: Canal de Control AsociadoSACCH: Canal de Control Asociado LentoFACCH: Canal de Control Asociado Rápido
ACCH
Canal de control dedicado (DCCH)
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RACH CCCHCCH
SDCCH
SACCHFACCH
TCH/F
TCH/H
DCCH
TCH
DCH
Canal lógico uplink
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FCCHSCHBCCH
PCH
AGCH
BCCH
CCCH
CCH
SDCCHSACCHFACCH
TCH/F
TCH/H
DCCH
TCH
DCH
Canal lógico downlink
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Asignar canal de señalización
FCCHSCHBCCH
PCHRACHAGCHSDCCHSDCCHTCHFACCH
Apagado
Modo inactivo
Modo dedicado
Modo inactivo
Cómo utilizar estos canales
Buscar ráfagas de corrección de frecuencias
Buscar ráfagas sincrónicas
Extraer información del sistema
Monitorear mensajes de paging
Enviar ráfaga de acceso
Establecer la llamada
Asignar canal de voz
Conversación
Liberar la llamada
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Canal de paquetes de datos (PDCH)Incluye canal de paquetes de servicios y canal de control de paquetes
Canal de paquetes de servicio (PDTCH) Combinado en un canal de servicio unidireccional
Canal de control de paquetesCanal de control broadcast: PBCCH
Canal de control público: PPCH, PRACH, PAGCH
Canal de control privado: PACCH, PTCCH
TCH
BCCH
SACCH
Canal lógico de paquetes
CCCH
TCH
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Combinación de canales lógicos GSM
Combinación principal BCCH – FCCH + SCH + BCCH + CCCH Combinación SDCCH – SDCCH/8 + SACCH/8Combinación BCCH – BCCH + CCCH +SDCCH/4 + SACCH/4Combinación TCH/FR – TCH/F + FACCH/F + SACCH/FCombinación TCH/HR – TCH/H + FACCH/H + SACCH/H
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Los canales lógicos de paquetes (PDCH) se pueden combinar de tres modos diferentes:
Modo 1: PBCCH+PCCCH+PDTCH+PACCH+PTCCH;
Modo 2: PCCCH+PDTCH+PACCH+PTCCH;
Modo 3: PDTCH+PACCH+PTCCH
En caso de haber poco tráfico del GPRS, el GPRS y los servicios de circuito utilizan el mismo BCCH y CCCH en la celda. En este caso, sólo la combinación del modo 3 es necesaria en la celda.
Con el aumento de tráfico, se debería configurar en la celda el canal público de paquetes. Se debería adoptar la combinación que ofrece el modo 1 y el modo 2.
Combinación de canales lógicos de paquetes
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Tramas TDMA
0 1
0 1 2 43 46 47 48 5049
51 – Trama Multitramas
0 1 10
CANALES DE CONTROL
2 3 4 5 6 7 2 3 5 764
Multitramas GSM
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Multitramas GSMTramas TDMA
0 1
0 1 2 43 21 22 23 2524
26 – Trama Multitrama
0 1 10
CANALES DE TRÁFICO
2 3 4 5 6 7 2 3 5 764
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Capítulo 1 Aspectos Generales del Sistema GSM
Capítulo 2 Estructura de la Red GSM
Capítulo 3 Área de Servicio y Planificación de Números
Capítulo 4 Canales en la Interfaz Inalámbrica
Capítulo 5 Técnicas de Radiotransmisión
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Control de energía
Ahorra energía de la batería
Reduce las interferencias entre
co-canales y canales adyacentes
8W
0.8W
5WAmbas configuraciones de energía uplink y downlink pueden ser controladas en forma separada e individual.
BCCH ----
No se ocupa del control de
energía
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DTX y VAD
Detección de Actividad de Voz – VAD
Transmisión Discontinuada – DTX
Ahorro de BateríaReducción de interferencias
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Desvanecimiento de trayectos múltiples
Diversidad
Frequency Hopping
Dispersión de tiempo
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Diversidad – ¿Qué es la diversidad?
La diversidad de recepción proporciona una técnica efectiva para
minimizar el impacto que produce el desvanecimiento de
intensidad en todo el canal de radio y aumentar la señal recibida
en relación con la interferencia.
Ello se lleva a cabo asegurando un desvanecimiento “no
correlacionado” (por ejemplo, correlación suficientemente baja)
entre las bifurcaciones de las antenas, por ejemplo, no todas las
antenas sufren desvanecimientos al mismo tiempo.
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Tipos de diversidad• Diversidad de tiempo
Codificación, intercalación
• Diversidad de frecuencia• Frequency hopping
• Diversidad de espacio• Múltiples antenas
• Diversidad de polarización
Antenas doblemente
polarizadas
• Diversidad de trayectos
múltiples Ecualizador
t
f
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Frequency hoppingFrecuencia
f 0
Trama
f 1
f 2
f 3
f 4
Tiempo
HUAWEI TECHNOLOGIES Co., Ltd. Page 64HUAWEI Confidential
Resumen
Ideas básicas sobre GSM
Espectro de frecuencia utilizado en GSM
Estructura de GSM
Algunas áreas y números
Algunas técnicas de radiotransmisión en GSM
Evolución de la tecnología GSM
ResumenResumen
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