O&M

HOMOLOGACION DE TERMINALES

INGENIERIA DE RF

System Name or Standard

Start Date Country of origin or region it operated in

AMPS 1979 trial, 1983 commerical

United States, then world wide

AURORA-400 1983 Alberta, Canada

C-Netz (external link, inGerman) (C-Netz, C-450)

Begins '81, upgraded in 1988?

Germany, Austria, Portugal, South Africa

Comvik (external link) August, 1981 Sweden

ETACS (external link) 1987? U.K., now world wide

JTACS (external link) June, 1991 Japan

NAMPS (Narrowband Advanced Mobile Phone Service)

1993? United States, Israel, ?

NMT 450 (Nordic Mobile Telephone) link deadNMT 900 (Nordic Mobile Telephone)

19811986

Sweden, Norway, Denmark, Finland, Oman; NMT now exists in 30 countries

NTACS/JTACS (external links infra)NTT (external link)NTT Hi Cap (external link)

June, 1991December, 1979December, 1988

JapanJapanJapan

RadioCom (RadioCom2000) (external link), in French

November, 1985 France

RTMS (Radio Telephone Mobile System) (external link, in Italian)

September, 1985 Italy

TACS (Total Acess Communications System) (external link)

1985 United Kingdom, Italy, Spain, Austria, Ireland

Primera Generación de Sistemas Celulares

Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Sistemas Celulares

• Group Special Mobile (GSM) fue formado en 1982 por el Conference Europeenne des Postes et des Telecommnications (CEPT).

• La idea era formar un sistema celular digital pan-Europeo.

• En 1989 fue estandarizado por el European Telecommunications Standards Institute (ETSI).

• Los servicios comerciales se iniciaron en 1991.

Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Sistemas Celulares

• Cdma2000• Tecnología de espectro disperso.• Fue reservada primeramente para uso militar.• Code-Division Multiple Access (CDMA) fue aprobado en 1993

por la Telecommunications Industry Association (TIA).• Su uso comercial se inicia en 1995.• Llamado cdmaOne.• La primera versión de CDAM fue IS-95A, luego se libero IS-

95B.

Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Sistemas Celulares

• En 1990 selecciona el sistema Time Division Multiple Access (TDMA). como el sucesor digital de AMPS.

• El sistema basado en TDMA usado en Japón es el Pacific Digital Cellular (PDC).

Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Sistemas Celulares (1G y 2G)

SISTEMAS MÓVILES

1ª Generación. Analógicos

AMPS Advanced Mobile Phone Source.TACS Total Access Communication Systems.NMT Nordic Mobile Telephone.NTT Nipon Telephone and Telecommunications.

2ª Generación. Digitales

GSM Global System for Mobile Communications

3ª Generación. Digitales + integración de servicios.

UMTS Universal Mobile Telecomunication System

SISTEMAS MÓVILES

AMPS TACS NTT Otros

IS-95GSM

IS-136 yPDC

IS-95BHSCSD GPRS

EDGE

3GPP2

CDMA2000-1XRTT

CDMA2000-1XEV, DV, DO

CDMA2000-3XRTT 3GPP

W-CDMA

TD-SCDMA

1G

2G

2.5G

3G

R

Sistema celular

Celdas pequeñas para áreas de alta densidad de tráfico

Celdas grandes para áreas poco pobladas

72

13

45

6

72

13

45

6

72

13

45

6

72

13

45

6D

D= distancia de reuso

GEOMETRÍA CELULAR

Necesidad de geometrías celulares homogéneas que faciliten la planificación frecuencial y la adaptación del sistema a futuros incrementos de tráfico.Modelos de celdas: hexágonos, cuadrados o triángulos equiláteros ( se desecha la geometría circular porque hace que aparezcan áreas no cubiertas o en caso contrario áreas atendidas por más de una célula).

Objetivo: coger una determinada frecuencia y reutilizarla al máximo a una determinada distancia. Una vez determinadas todas las células cocanales más próximas se trata de repetir la misma configuración para otra celda (frecuencia).

CLUSTER : agrupación de celdas en las que se utilizan frecuencias diferentes.

Distancia entre clusters. Distancia de reuso. Distancia entre dos celdas que tienen asignadas la misma frecuencia o grupo de frecuencias.

REUSO Y DISTANCIA DE REUSO

1- Grupos de frecuencias A, B, C,...,GSi hay un total de 210 canales, se asignan sólo 30 canales por celda.2- Distancia media de reuso:

D/R= (3N)^1/2

Distancia dereuso D

A

B

C

D

E

FG

A

B

C

DE

F

G

R

El número de celdas del cluster determina la calidad del sistema. A mayor número de celdas por cluster mayor CIR, pero también mayor distancia de reuso, lo que se traduce en menor eficiencia espectral. COMPROMISO

Se puede aumentar la calidad (CIR) utilizando antenas directivas. Cada celda se divide en 3 o 6 sectores. La SECTORIZACIÓN aumenta la eficiencia pero también el número de traspasos. A

B

C

2

13

45

6

72

13

45

6

72

13

45

6

72

13

45

6

71

45

6

56

45

72

3

Sectorización 120º

2

13

45

6

72

13

45

6

72

13

45

6

72

13

45

6

71

45

6

56

45

72

3

Antenas omnidireccionales

AGRUPACION DE CELDAS, CLUSTER

Cluster de 3 celdas Cluster de 4 celdas Cluster de 7 celdas

Los puntos negros son radiobases

Cobertura irregular real

Cocanal. Debidas a las señales procedentes de otras estaciones base que tienen asignada la misma frecuencia.

Canal Adyacente. Debidas a comunicaciones que tienen asignada una frecuente contigua en el espectro. Interesa evitar el uso de frecuencias adyacentes dentro de una misma celda

TIPOS DE INTERFERENCIA

ESCENARIO IDEAL

CLASIFICACION POR TAMAÑO DE CELDAS

Sistemas de 2G

CDMA

TDMA

FDMA

ESPECTRO RADIOELÉCTRICO se trata del medio por el cual se transmiten las frecuencias de ondas de radio electromagnéticas que permiten las telecomunicaciones (radio, televisión, Internet, telefonía móvil, televisión digital terrestre, etc.), y son administradas y reguladas por los gobiernos de cada país.

La definición precisa del espectro radioeléctrico, tal y como la ha definido la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT), organismo especializado de las Nacionees Unidas con sede en Ginebra (Suiza) es:las frecuencias del espectro electromagnético usadas para los servicios de difusión y servicios móviles, de policía, bomberos, radioastronomía, meteorología y fijos.” Este “(…) no es un concepto estático, pues a medida que avanza la tecnología se aumentan (o disminuyen) rangos de frecuencia utilizados en comunicaciones, y corresponde al estado de avance tecnológico.

ESPECTRO RADIOELECTRICO

ESPECTRO RADIOELECTRICO

ESPECTRO RADIOELECTRICO

RADIACION ELECTROMAGNETICA EN LA

SALUD PUBLICA

REPORTE MINCOM

DISTRIBUCION DEL ESPECTRO EN COLOMBIA

DISTRIBUCION DEL ESPECTRO EN COLOMBIA

Canales 128<251F(n)= 824.2 + 0.2(n-128)

Canales 512-810F(n)=1850.2 + 0.2(n-512)

37

Parámetros básicos: Ganancia.

Indica cómo se envía toda la energía radiada por la antena en una dirección determinada.

Alcance (o)

Alcance en dirección principal (1)

Reflector

)1*4log(*10)( PtxdBiG

3 dB = 2 veces (-3 dB = 1/2 veces)10 dB = 10 veces (-10 dB=1/10 veces)20 dB = 100 veces30 dB = 1000 veces

Ptx

Ptx

Una antena es un sistema radiante radia energía electromagnética de forma omnidireccional: radia la misma energía en todas direcciones, es decir, el flujo de energía radiado en cada dirección del espacio es o=Ptx/4. El alcance (cobertura) es idéntico en todas las direcciones, y sólo depende de la potencia suministrada Ptx.directiva enfoca (casi) toda la energía en una dirección, con un alcance que depende de la potencia (Ptx) suministrada en la dirección de apuntamiento. El flujo de energía en la dirección principal es 1=P1/ 4>> Ptx/4, mientras que en otras direcciones es muy inferior a Ptx/4.

38

Diagrama, anchos de haz y radiación trasera.

-40-30

-20-10

0DIAGRAMA POLAR

-3 dB

1er lóbulo

Lóbulo Trasero

•El diagrama polar representa el flujo de energía radiada en las direcciones del espacio. Se suele indicar en plano vertical y plano horizontal, y se expresa en dB.•El lóbulo principal es la dirección de máxima radiación (máximo flujo).•El ancho de haz a 3 dB en un corte de diagrama es el valor angular (en grados) en el que el haz principal cruza el valor de –3 dB (el flujo se reduce a la mitad). También define la cobertura (rango angular en el que la recepción cumple con el estándar de calidad establecido).•Los lóbulos secundarios son las direcciones en las que existen máximos relativos de radiación. Los más importantes son los contiguos al principal. En ciertas direcciones son deseables (cuando apuntan al suelo, donde hay gente) y en otras producen interferencias (si apuntan a otra ERB).•La radiación trasera es el valor del diagrama en la dirección opuesta al haz principal. Siempre se quiere que sea lo menor posible.

-40-30

-20-10

0

-40-30

-20-10

0

El ancho de haz horizontal es típicamente de 60º o 90º

El ancho de haz vertical es típicamente de 5º a 15º

NULL FILL

Longitud de Onda ()

mmGHzfrfr

c

)(

300

•C = Velocidad de la luz (300.000 Km/seg)•fr = Frecuencia en Hz.

Indica la relación entre las prestaciones de RF y las dimensiones y tolerancias de la antena. Es decir, el tamaño eléctrico de la antena. Por ejemplo, un reflector de 1 m de diámetro tiene idéntico diagrama y ganancia a 1000 MHz que un reflector de 0,5 m a 2000 MHz.

42

Diagrama, Ganancia y tamaño de la antena.

La Directividad (ganancia sin pérdidas), tamaño y el diagrama de una antena están íntimamente relacionados. Si se fija el valor de ganancia, los anchos de haz y el tamaño están sujetos a restricciones, y si se quiere un diagrama determinado (anchos de haz) para conseguir cierta cobertura, la ganacia y tamaño deben cumplir ciertas condiciones.

ADEV

veces

4

*

41000

•: Ancho de haz (vertical y horizontal)•D: Directividad.•A: Area o superficie de la antena.• y : Factores de eficiencia. Siempre son menores de 1

POR LO TANTO: • Mucha ganancia antena grande y haz estrecho• Haces estrechos antena grande y ganancia alta

• Haz ancho ganancia baja y antena estrecha• Antenas pequeñas para que no se vean ganancia baja y haces anchos.

43

Polarización

La señal copolar indica la dirección de apuntamiento del campo eléctrico en las direcciones del espacio. Es la señal captada por el receptor, por lo que interesa que toda la energía radiada sea copolar.

La señal contrapolar indica la dirección de apuntamiento del campo eléctrico en las direcciones perpendiculares a la copolar. Es energía desperdiciada. Se genera por imperfecciones geométricas básicamente.

Antena de polarización vertical.

Antena de (doble) polarización cruzada.

VSWR, aislamiento y pérdidas

Ptx: Pot. transmisorPrad = Potencia radiada

Pr = Potencia reflejada en el conector de entrada

Aislamiento (Pa)=Potencia que se va por el conector contiguo, por derivas.

)Prlog(*10)( PtxdB

1

1VSWR

dBPtx

PPOhmicas )log(*10

PPtxPPtxPtxPeBásicament RAD )1(·: 22

,VSWR

)Prlog(*10)(Pr)( PtxdBPtxveces

min

max

1

1

V

VVSWR

veces

veces

Indica la relacion entre potencia

reflejada y potencia transmitida: cuantos watts de potencia se vuelven al transmisor y por lo tanto son pérdidas de ganancia.

Siglas de :Voltage Standing Wave Ratio. Indica cual es la relación entre tensión máxima

(de pico) y mínima en el cable de entrada.

VSWR Veces dB Pérdidas (dB)

2:1 0,333 -9,5 0,5

1.5:1 0,2 -14 0,18

1.4:1 0,1667 -15,7 0,12

1.3:1 0,13 -17,7 0,07

1.1:1 0,048 -26,4 0,01

campo cercano.

Antena de 1900 MHz

1400 mm

Hay tres regiones de campo fundamentales:

•Campo cercano reactivo:

•Campo cercano radiante:

•Campo lejano:

Criterio de campo cercano reactivo:

2R

En GSM 1900, hay campo cercano reactivo a distancias inferiores de 25 mm.

Criterio de campo cercano radiante

22DR

D: Mayor dimensión de la antenaA distancias superiores de 2D2/, el campo es lejano. Es el importante para el estudio de cobertura.

En GSM1900, el campo cercano radiante se sitúa a distancias inferiores de 25 metros. Es el que interactúa con las antenas próximas y otras estructuras.

48

Tipos de antena. Yagui.

La antena Yagui es quizá la más usada en el mundo. Consiste en un dipolo excitado, un reflector y un numero de dipolos directores en número que oscila desde 1 a 16, en función de la ganancia deseada.Principales características: •Ganancia entre 5 dBi (un director) a 15 dBi (16 directores)•Se usa para recepción y enlaces punto a punto en los que se requiere ganancia moderada.•Barata•La frecuencia máxima de uso es unos 2.000 MHz.•Anchos de haz típicos: de 70º a 30º.•VSWR típico: <1.5:1•Radiación trasera: de 15 a 20 dB•Ancho de banda: 10%

Dipolo doblado

El reflector puede ser

uno o varios palos

o una chapa

Yagui a 1.5 GHz radomizada.

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Tipos de antena. Panel.

FRQ (MHz) 800 / 900 / 1800 / 1900 / UMTS

BW H (5º) Hay de 65º , 90º , 105º y 120º

BW V(1º) Dependiendo de la ganancia, típicamente: 6,5º / 9º / 14º

Longitud (m) (1900 MHz)

Dependiendo de la ganancia: 0,6 / 1,4 / 1,7

Ganancia (dBi) (0,5 dBi)

Para BW 65º: 13 / 17,5/18,5 Para BW 90º: 11,5 / 16 / 17

VSWR típico : 1.4:1

Nivel de Lóbulos Típico: -18 a –20

Rad. Trasera (dB) BW65º: 25 BW90º : 23 BW105º : 21 BW120º : 19

Polarización Para BW 65º y 90º : V y XP Para BW 105º y 120º : V

XPD(dB) (cobertura) Típicamente está entre 10 y 15 dB al borde de cobertura

Tilt (electrico) 0 a 8

Aislamiento 30 (si es XP)

Valores típicos.

Los paneles de BW>100º se hacen con una barra delante.

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Tipos de antena. Colineal y microceldas.

Antena colineal:•Cobertura omnidireccional (360º)•Ganancia de 8 dBi a 11 dBi•VSWR típico: 1.3:1•Longitud @199MHz : 1.5 m (11 dBi)•Plarización: Lineal vertical

indoor

Outdoor

Microceldas:•BW: 60º a80º•Ganancia 8 dBi (hay de 2 dBi)•Polarización: ±45 o circular (lineal)•Indoor o outdoor.•VSWR: 1.5:1•Típicamente formadas por un monopolo o un patch.

•Para antenas para comunicaciones celulares. No todo lo indicado es generalizable a cualquier tipo de antenas.•La longitud de onda define el tamaño eléctrico de la antena.•La directividad no es igual a la ganancia. Hay que distinguir entre directividad y Ganancia, ya que ésta última incluye pérdidas•Las antenas para celular son casi siempre arrays lineales. Su ganancia y su longitud, y por lo tanto su precio, están íntimamente relacionadas.•Los anchos de haz y la ganancia también están íntimamente relacionados. Mayor ganancia implica inexcusablemente haces más estrechos. Dimensiones fisicas mas grandes•La antena debe estar caracterizada por medida. Lo más caro y difícil de medir son los diagramas y la ganancia. Otros aspectos claves son la ROE, aislamiento y corrosión.•La polarización cruzada debe ser evaluada en ambientes densos

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Construcción de una antena celular.

•Radomo•Elemento radiante•Cables•Distribuidores•Conector•Reflector

Típicamente son arrays verticales formados por 4 a 12 elementos radiantes

Conector(es)

ReflectorElemento radiante

Radomo

Distribuidor

Cables

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Construcción de una antena celular.

Cables

Reflector. El aluminio es muy resistente mecánicamente y poco sensible a la corrosión, pero es problemático. Mejor otro metal y baño galvánico

Dipolo impreso

Antena de Polarización Lineal Vertical

Antena de Polarización Dual +/- 45º

Distribuidor. Típicamente fabricado sobre substrato de microondas

Evitar uniones de metales disimilares . Producen corrosión salina y PIM. Esto incluye a remaches etc...

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Construcción de una antena celular. Agarres

22

Los agarres sujetan la antena y proporcionan tilt mecánico. Deben ir galvanizados para evitar corrosión y no degradarse en el tiempo.

El tilt se indica mediante una escala en el kit de tilt.

ANALISIS DATA SHEET

HERRAMIENTAS DE PREDICCION

Separación Horizontal – Antenas Directivas

Apertura Horizontal de Antena (°/+-3dB)

Separación Mínima Horizontal entre

antenas de WCDMA850 Y

GSM850 - CDMA850

65±10 1.2 m

90±10 1.5 m

Separación Vertical – Antenas Directivas

K = 50 cms

Separación Horizontal - Antenas Omnidireccionales y Antenas Directivas

Ganancia de Antena Omnidireccional

(dBi)

Separación Mínima a antenas de WCDMA de

65°

Separación Mínima a antenas de WCDMA de

90°

≤10 3.8 m 4.6 m

Obstrucciones en Área Cercana Montaje de Antenas en Azotea

Para evitar obstrucción por parte de los bordes de la azotea se deben tener en cuenta los siguientes valores.

Distancia al Borde del Obstáculo (d)

Altura Mínima Requerida para

0-1 m 0.5 m

1-10 m 2 m

10-30 m 3 m

>30 m 3.5 m

Obstrucciones en Área Cercana Montaje de Antenas en ParedEn el caso de antenas instaladas en pared la orientación ideal corresponde a un ángulo perpendicular a la pared

En donde no sea posible mantener esta condición la desviación máxima del ángulo perpendicular no deberá superar los 15°.