Tesis Transmision Inalambrica Datos

5/13/2018 Tesis Transmision Inalambrica Datos - slidepdf.com

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TRANSMISIÓN INALÁMBRICA DE DATOS A TRAVÉS DE TELÉFONOSCELULARES. PROYECTO DE INVESTIGACIÓN Y DISEÑO DE UN SISTEMA

AUTOMÁTICO DE INSPECCIÓN REMOTA (UAV)

DIANA CAROLINA PINILLA ARRIETA

UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANAESCUELA DE INGENIERIAS

MEDELLÍN2006



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TRANSMISIÓN INALÁMBRICA DE DATOS A TRAVÉS DE TELÉFONOSCELULARES. PROYECTO DE INVESTIGACIÓN Y DISEÑO DE UN SISTEMA

AUTOMÁTICO DE INSPECCIÓN REMOTA (UAV)

DIANA CAROLINA PINILLA ARRIETA

Trabajo de grado para optar al título de ingeniero electrónico

DirectorOSCAR CARINO SALAZAR GÓMEZ

Ingeniero electrónico

UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANAESCUELA DE INGENIERIAS

MEDELLÍN2006



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Nota de aceptación

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Presidente del jurado

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Jurado

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Jurado

Medellín, 30 de Enero de 2006



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DEDICATORIA

Dedico este trabajo a mi familia por apoyarme siempre e inculcarme el deseo de

superación y las ganas de salir adelante, a mis amigos y compañeros a quienes les

debo muchísimo y siempre llevaré en el corazón por la gran ayuda que me han

brindado.



v

AGRADECIMIENTOS

El autor expresa sus agradecimientos al ingeniero Oscar Carino Salazar Gómez,

director de la tesis por su guía en el desarrollo del proyecto y al ingeniero Juan

Carlos Cardona, por colaborar con sus conocimientos y consejos en el desarrollo

del trabajo.



vi

CONTENIDO

Pág.

INTRODUCCIÓN 1

1. DESCRIPCION Y REQUERIMIENTOS DEL PROYECTO UAV 3

1.1. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO (UAV) 31.2. Requerimientos del proyecto UAV. 41.2.1. Telemetría 4

2. TRES GENERACIONES DE TELEFONÍA CELULAR 7

2.1. PRIMERA GENERACIÓN (1G) 72.1.1. AMPS (Advanced Mobile Phone System) 82.1.2. NMT (Nordic Mobile Telephones) 92.1.3. TACS (Total Access Communications System) 102.2. SEGUNDA GENERACIÓN (2G) 102.2.1. GSM (Global System for Mobile communications) 112.2.2. PCS (Personal Communications Service) 152.2.3. TDMA (Time Division Multiple Access) 182.2.4. CDPD (Cellular Digital Packet Data) 192.2.5. CSD (Circuit Switched Data 202.2.6. CDMAone 212.3. GENERACION 2.5 (Intermedia) 232.3.2. GPRS (General Packet Radio Service) 242.3.3. EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution) 312.3.4. CdmaOne (IS-95B) 332.4. TERCERA GENERACION (3G) 332.4.1. Evolución De Los Sistemas Celulares A 3G 35

2.4.2. IMT International Mobil Telecommunications 372.4.3. CDMA2000 402.4.4. UMTS/WCDMA 45

3. OPCIONES PARA TRANSMISION DE DATOS 50

3.1. Tecnologías enfocadas a la transmisión de datos 503.1.1. HSCSD Vs GPRS 513.2. Transmisión de datos en GSM 513.3. Operadores Nacionales 523.3.1. Servicios De Datos COMCEL 533.3.2. Servicios de datos MOVISTAR 59

3.3.3. Servicios de datos OLA 62



vii

3.4. Equipos 63 4. POSIBILIDADES DE IMPLEMENTACION EN EL PROYECTO UAV 714.1. tecnologías y equipos viables para establecer la comunicación 684.2. Principales dificultades a la hora de establecer la comunicación 704.2.1. Patrones de radiación y cobertura de las antenas 704.2.2. Difracción de la antena 74

5. CONCLUSIONES 77

BIBLIOGRAFIA 79

ANEXOS



viii

LISTA DE FIGURAS

Pág.

Figura 1. Esquema de funcionamiento AMPS 8Figura 2. Camino evolutivo de la plataforma GSM 12Figura 3. Arquitectura de una red GSM 13Figura 4. Estructura de red PCS 17Figura 5. Red con CDPD 19Figura 6. Arquitectura CDPD 20Figura 8. Sistema CSD 21Figura 8. Esquema de una red CDMAone 22Figura 9. Arquitectura HSCSD 24

Figura 10. Arquitectura general de una red GPRS 25Figura 11. Elementos básicos de la red GPRS 26Figura 13. El GGSN actúa de pasarela entre la red troncal GPRS y las redesexternas 26Figura 14. El SGSN se encarga de la entrega de paquetes entre los móviles 27Figura 14. Características mas importantes de GPRS 28Figura 16. La velocidad máxima real de GPRS no supera los 56 Kbps 29Figura 17. Arquitectura EDGE 32Figura 17. Evolución de los sistemas celulares hacia la tercera generación 35Figura 18. IMT-2000 interfaces de radio terrestre 38Figura 20. Espectro asignado para IMT-2000 40

Figura 20. Camino evolutivo de CDMA 41Figura 21. Aplicaciones CDMA2000 de acuerdo a la velocidad 45Figura 22. Aplicaciones UMTS de acuerdo a la velocidad 46Figura 23. Espectro UMTS 46Figura 24. Arquitectura UMTS 47Figura 25. UTRA 49Figura 26. Enfora GSM 1218 55Figura 27. Enfora GSM 2208 55Figura 28. Tarjeta para PC GC83 56Figura 29. Tarjeta para PC GC82 57

Figura 30. Tarjeta para PC NOKIA D311 58



ix

Figura 31. Tarjeta G-TRAN 60Figura 33. Sony Ericsson p800 64Figura 33. NOKIA 6020 65Figura 35. NOKIA 6100 66Figura 36. Samsung SGH-X427 66Figura 36. Representación tridimensional de los campos radiados por una antena ysus planos de corte 71Figura 37. Cortes bidimensionales del patrón de radiación 72

Figura 38. Radiación de una antena (vista lateral) 73Figura 39. Torres utilizadas para estaciones base 74Figura 41. Elipsoide de Fresnel 75Figura 42. Fenómeno de difracción 76

100



x

LISTA DE TABLAS

pág.

Tabla 1. Estándares basados en PCS 16

Tabla 2. Frecuencias con que trabaja PCS 16

Tabla 3. Fases de evolución hacia 3G 36

Tabla 4. Servicios de paquetes de datos para clientes personales 53

Tabla 5. Servicios de paquetes de datos para clientes corporativos 54

Tabla 6. Precios de equipos especiales comcel 59

Tabla 7. Planes facturados por tiempo de conexión 60

Tabla 8. Planes facturados por Kbytes transmitidos 60

Tabla 9. Precios de la tarjeta según el plan 61



xi



1

INTRODUCCIÓN

Las comunicaciones móviles en la historia han obtenido avances a pasos

agigantados desde su primera implementación. Las diferentes aplicaciones que

tienen hoy en día los teléfonos celulares hacen que la comunicación entre las

personas sea más fácil y se pueda acceder a la información desde cualquier lugar,

además de brindar la posibilidad de transmitir y recibir datos de forma inmediata a

través de la red celular. La transmisión de paquetes de datos o información

contenida en imágenes y videos es hoy posible desde casi cualquier lugar y de

forma inalámbrica gracias a las redes celulares y utilizando un “simple” teléfono

celular. Las aplicaciones de este sistema de datos son innumerables, sin embargo,

este proyecto centra mayor atención en el estudio de posibilidades de implementar

este sistema de comunicaciones en un vehículo aéreo no tripulado (UAV)

desarrollado para monitorear las líneas de transmisión de potencia en zonas de

difícil acceso.

La transmisión de datos usando la red celular, es posible gracias al conjunto de

tecnologías desarrolladas en los teléfonos y a las plataformas ofrecidas por las

empresas operadoras nacionales, que proporcionan las redes y realizan mejoras

constantes para hacer posible el uso de esta aplicación. Para el manejo de datos

se despliega un abanico de tecnologías que hacen posible de una forma rápida y

eficaz la transmisión, sin embargo existen tecnologías que superan a otras en

velocidad, costos y disponibilidad del servicio. En un principio se trabajó con

tecnologías como CDPD o HSCSD, que ofrecían velocidades máximas de 9,6 Kbps.

En la siguiente generación surge la tecnología GPRS que está orientada a la

transmisión de datos por conmutación de paquetes, esta puede alcanzar

velocidades teóricas de hasta 171,2 Kbps, en la practica la velocidad se reduce

considerablemente, sin embargo, sigue siendo mucho mayor que las tecnologías



2

anteriores y ofrece la posibilidad de conexión constante y costo por peso de datos

transmitidos y no por tiempo de conexión. Otra tecnología importante para latransferencia de datos es EDGE que surge como evolución de GSM/GPRS, para

aumentar las tasas de transmisión y ofreciendo velocidades reales de 384 Kbps. La

evolución de todas las tecnologías nos lleva a la Tercera Generación que se

concentra principalmente en el manejo de datos y conexión a Internet. La

tecnología CDMA2000 1X EV en sus dos modalidades (DO y DV) hace posible la

transmisión de datos a velocidades de 2.4 y 3.09 Mbps respectivamente, haciendo

posibles las video conferencias a través del móvil.Con toda la gama de posibilidades que brinda la tecnología celular se puede lograr

la implementación de la red y los sistemas celulares para muchas aplicaciones,

teniendo en cuenta también que la capacidad y servicios que ofrecen las

compañías nacionales, no están a la vanguardia de las tecnologías internacionales.



3

1. DESCRIPCION Y REQUERIMIENTOS DEL PROYECTO UAV

El estudio que se desarrollara a continuación sobre telefonía móvil y las

posibilidades de transmitir datos serán necesarios para analizar la posibilidad de

implementar estas tecnologías y las facilidades de la telefonía celular en elproyecto de monitoreo aéreo (UAV). El sistema de comunicaciones móviles es una

herramienta muy importante en la transmisión inalámbrica de datos y se presume

puede ser de gran utilidad en las comunicaciones de un avión autónomo con la

base de control, es decir el sistema de monitoreo aéreo almacena gran cantidad de

datos que deben ser recibidos constantemente por los controladores en tierra sin

la necesidad del aterrizaje del avión.

1.1. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO (UAV)

Los vehículos aéreos no tripulados (Unmanned Aerial Vehicle, UAV) son aeronaves

que pueden realizar una o varias tareas y misiones sin intervención directa de un

ser humano, el cual limita su intervención a la supervisión de vuelo en caso de una

situación crítica. Los UAV tienen cada vez mas usos gracias al desarrollo

tecnológico en distintas áreas de la ingeniería. El vehículo puede participar en

misiones como: fotografía aérea, reconocimiento de objetivos, medición de

polución, reconocimiento aéreo, etc.



4

En el proyecto se busca entonces aplicar métodos matemáticos y algoritmos para

poner en funcionamiento la aeronave, los métodos de control en tiempo real,telemetría y reconocimiento de imágenes. La aeronave estará equipada con la

suficiente tecnología para navegar por sus propios medios; es decir, que pueda ir

de un punto a otro sin la intervención del ser humano. Este hecho de navegar por

sus propios medios requiere del conocimiento del entorno donde la aeronave se

mueve de su posición respecto a un sistema de referencia. El proyecto se realizara

en varias etapas las cuales tienden a la construcción de un primer prototipo del

sistema a partir del cual se generan nuevos retos que hacen del proyecto unafuente inagotable de nuevos problemas y requerimientos de desempeño. Para

lograr lo que se espera del proyecto es necesario resolver gran cantidad de

problemas, sin embargo los que conciernen al tema son los que tiene que ver con

la transmisión y comunicación del UAV.

Las comunicaciones inalámbricas en este proyecto son fundamentales pare

desarrollar el monitoreo constante y recibir información detallada de lo que ve elautónomo en todo su recorrido, por esto se busca la forma en este proyecto de

obtener las mejores opciones de comunicación en cuanto a redes inalámbricas se

refiere, las posibilidades incluyen enlaces fijos de microondas, redes LAN

inalámbricas, datos sobre redes celulares, enlaces mediante satélites, WIMAX,

control remoto, etc. El punto específico a estudiar en este capítulo es la posibilidad

de implementar la comunicación a través de las redes celulares, utilizando

diferentes dispositivos y exponiendo dificultades y posibles soluciones para llevar acabo la implementación.

1.2. Requerimientos del proyecto UAV.

1.2.1. Telemetría La telemetría, podría definirse en forma simple, como

“la posibilidad de medir a distancia” y más específicamente, como “la capacidad



5

para leer datos remotos” mediante un sistema de comunicaciones con el propósito

de realizar labores de control sobre el dispositivo remoto. El monitoreo del buen estado del vehículo aéreo no tripulado es necesario, ya que

además de transmitir los datos que recoge se debe transmitir frecuentemente

información sobre el estado físico y mecánico del avión. El principal propósito es

realizar este proceso utilizando el mismo sistema de comunicación en todo el

dispositivo, que en este caso seria la red celular.

Los datos son transmitidos a un PC llamado Ground Station. Dado que el objetivo

principal de las comunicaciones entre un UAV y la estación en tierra esproporcionar información de telemando y telemetría, ésta en la mayoría de los

casos es considerada en tiempo real y de un volumen alto, mas si consideramos la

posibilidad de enviar video desde el UAV, por lo tanto, cuando la capacidad del

enlace en ancho de banda cambia con alta frecuencia y en forma abrupta, se

podría perder información de telemetría importante cuyo efecto podría traer

consecuencias irreversibles (pérdida o destrucción del UAV).

Después de conocer la importancia de la telemetría en el sistema es necesarioestablecer una solución en cuanto al monitoreo del estado del UAV, a través de los

operadores de telefonía celular se pueden establecer contratos que incluyen

sistemas de telemetría posibilitando la transmisión de los datos medidos a través

de su red y con dispositivos especiales.

1.2.2. Monitoreo fotográfico de la línea El objetivo principal del sistema

es monitorear una línea de transmisión y tomar fotografías para verificar el estadode esta. Estas imágenes deben transmitirse constantemente a las centrales de

monitoreo en tierra para observar problemas como obstáculos en la línea y

diferentes escombros que se acumulan en el trayecto, esto genera deterioro en la

red y por esto es necesario saber en que partes se presenta para controlarlo. La

transmisión, análisis y procesamiento de imágenes, es necesaria porque genera

información muy valiosa ya que permite observar desde el aire todo el recorrido



6

del avión, además para controlar el reconocimiento de objetos y patrones, así

como evitar obstáculos.



7

2. TRES GENERACIONES DE TELEFONÍA CELULAR

La gran cantidad de transformaciones y mejoras que han tenido los servicios de

telefonía celular, se dividen básicamente en tres generaciones, sin embargo surgió

una generación intermedia entre la segunda y la tercera, que sirve de puente e

incluye muchos adelantos y facilidades en cuanto a la transmisión de datos. Eneste capítulo se explicarán las diferentes tecnologías que hacen parte de las cuatro

generaciones (1G, 2G, 2.5G y 3G), teniendo en cuenta su funcionamiento, ventajas

y limitantes en cuanto al tema de interés que es la transmisión de datos.

2.1. PRIMERA GENERACIÓN (1G)

La primera generación se refiere a las tecnologías pioneras de la telefonía celularen todo el mundo, es por esta razón que surgen varias tecnologías con el boom

de las comunicaciones móviles, ya que en cada zona del mundo se realizaron

investigaciones y estudios de comunicación móvil celular. Por esto cada tecnología

desarrollada depende en gran parte de las condiciones físicas y ambientales de la

región en la que se desarrollaron. La primera generación comprende las

tecnologías: AMPS, NMT y TACS. Los primeros pasos de la telefonía celular fueron

en 1979. En los primeros desarrollos se adoptó la técnica de acceso FDMA/FDD(Frequency Division Multiple Access / Frecuency Division Duplex), la cual utilizaba

el Acceso Múltiple por División de Frecuencia y dos frecuencias portadoras

distintas para establecer la comunicación, Tx y Rx.

La primera generación se desarrolló entre 1979 y 1986 aproximadamente, se

caracterizó por establecer enlaces de voz y en condiciones de no muy buena

calidad, ya que la comunicación no era constante y presentaba baja velocidad de



8

transferencia entre celdas, además las tecnologías transferían datos de forma

analógica y no digital como en la actualidad.

2.1.1. AMPS (Advanced Mobile Phone System) AMPS se caracteriza por ser

un sistema analógico. En este la transmisión se realiza a través de la modulación

en frecuencia (FM) para voz y FSK para señalización. Esta tecnología operaba

inicialmente en la banda de los 800 MHz y el acceso al canal de radio se efectuaba

a través de FDMA; además, es la más importante de su generación porque de aquí

se desprendió el desarrollo de sistemas digitales como TDMA y CDMA.

Figura 1. Esquema de funcionamiento AMPS Fuente: http://apuntes.rincondelvago.com/redes-celulares.html

La estructura básica de funcionamiento de AMPS esta basada en el reuso de

frecuencias y permite un mejor aprovechamiento del espectro, sin embargo, esto

lleva a un incremento de las interferencias y problemas de handoff. Como se

observa en la Figura 1. Se muestra la estructura de división de celdas para antenas

omnidireccionales y direccionales de 120° y 60°. Obsérvese la distribución de



9

portadoras en 7 celdas. Teniendo en cuenta que cada sistema celular ocupa 333

portadoras en total en el sistema AMPS, la estructura puede ser:-Con 7 celdas y 3 sectores de 120° se tienen 15 portadoras por sector.

-Con 4 celdas y 6 sectores de 60° son 13 portadoras por sector.

• Componentes de Sistema AMPS

- Subsistema de radio esta formado por la estación trans-receptora, la

estación controlador de base, el sistema radiante, combinador (Branching), un

sistema de filtros RF y un sistema preamplificafor de bajo ruido.

- Subsistema de conmutación MTSO Es el centro de conmutación de

llamadas, almacena los registros de localización temporal y permanente (HLR y

VLR), autentifica las llamadas para asegurar la entrada de usuarios a la red,

maneja el registro y la identificación del teléfono y se encarga de la operación y

mantenimiento del sistema.

2.1.2. NMT (Nordic Mobile Telephones) Fue desarrollándose a partir de 1982

y se crearon varios tipos:

• NMT 450 opera en la banda de los 450 MHz, es un sistema analógico que usa

FDMA de banda estrecha (la banda se divide en porciones de 25 KHz, cada una

de las cuales constituye un canal completo duplex). Consta de un semicanal

estación base. Para evitar interferencias, es necesario que cada estación baseuse un conjunto de frecuencias distinta al de su colateral. Su alcance es de 25

Km. Fue desarrollado por Ericsson y Nokia para dar servicios a angostos y

desérticos terrenos de los países nórdicos.

• NMT 900 es una expansión de la anterior que opera a 900 MHz desarrollado

para aumentar la capacidad y portabilidad manual.



10

• NMT-F es una versión francesa de NMT 900.

2.1.3. TACS (Total Access Communications System) Desarrollado por

Motorola en 1985. Es llamado TMA en España y JTAC en Japón.

La banda empleada es la de 900 MHz y cada MHz del ancho de banda se divide en

40 semicanales de 25 Khz cada uno, dando un total de 1000 canales, para cubrir

áreas urbanas. Se tiene una separación de 45 MHz entre las frecuencias de

emisión y recepción de canal

• Servicios de TACS

- Transmisión de datos (equipando al teléfono móvil con un MODEM adecuado a

1200 bps)

- Correo electrónico (recibiéndose ya sea por pantalla o impresora)

- Mensajes cortos (SMS)

- Buzón de voz

- Desvío de llamadasDespués del sistema TACS se desarrolló una expansión en la que se aumentó el

rango de frecuencias empleando: 1320 canales duplex, de los cuales 21 de ellos

permiten conocer la situación del canal de tráfico usado en cada momento.

2.2. SEGUNDA GENERACIÓN (2G)

Después de avanzar mucho en los sistemas analógicos se notó que estos ofrecían

una baja capacidad de tráfico y se presentaban muchos problemas por el

agotamiento de las redes en las grandes ciudades. Para resolver estas limitaciones

surgieron los sistemas digitales, también llamados de segunda generación. La

digitalización de la señal fue uno de los mas grandes logros de la telefonía celular,

ya que gracias a la conversión de la onda original a un tipo de onda digital, se

puede encriptar una conversación y protegerla de forma que solo el teléfono



11

receptor puede decodificar la información, además de ofrecer paquetes de

transmisión de mucho menor peso y velocidades mas altas a la hora de enviar lainformación.

Las tecnologías de segunda generación ofrecen las siguientes características:

• Mayor calidad de las transmisiones de voz

• Mayor capacidad de usuarios

• Mayor confiabilidad de las conversaciones

• La posibilidad de transmitir mensajes alfanuméricos. Este servicio permite

enviar y recibir cortos mensajes que puedan tener hasta 160 (GSM)caracteres alfanuméricos desde un teléfono móvil.

• Navegar por Internet mediante WAP (Wireless Access Control).

2.2.1. GSM (Global System for Mobile communications) GSM surgió

básicamente por la necesidad de unificar las comunicaciones móviles en

Europa, ya que existían muchos estándares analógicos que además de ser

complejos eran incompatibles entre si. Esto generaba mucha dificultad a lahora de establecer la comunicación Y fue el principal factor que impulsó el

desarrollo del estándar GSM para las comunicaciones móviles.

En la Figura 2 se muestra el camino de evolución desde la segunda generación de

las redes GSM.



12

Figura 2. Camino evolutivo de la plataforma GSMFuente: http://www.monografias.com/trabajos15/telefonia-celular/telefonia-celular.shtml

• Características de GSM se caracteriza por ofrecer muchos beneficios y

facilidades en la comunicación incluyendo el control de llamadas y los mensajes

cortos SMS, además ofrece un buen rango de velocidades de transmisión, desde

los 300 bps, hasta 9.6 Kbps, de esta forma aumentan las velocidades de

transmisión y la comunicación es constante. - Usa TDMA/FDMA de banda estrecha, dentro de la banda de 850/900/1800/1900

MHz.

- GSM utiliza dos bandas de frecuencia de 25Mhz de anchura c/u:

Ascendente (de móvil a estación base) entre 890 y 915 MHz.

Descendente (de estación base a móvil) entre 935 y 960 MHz.

- Cada banda está subdividida en 125 canales.

- Cada canal se divide mediante TDMA en ocho ranuras.- Cada ranura da servicio a un usuario, transportando 22,8 Kb/s (datos a 9,6 Kbps

y voz a 13,2 Kbps).

- FDMA lleva a efecto la división del ancho de banda disponible máximo (25 MHz

en GSM 900 y 75 MHz en GSM 1800) en 124 portadoras en GSM 900, o 374

portadoras en GSM 1800 (portadoras de 200 KHz).

- Cada portadora es dividida en slots a través de TDMA y asignadas a las

estaciones bases.



13

• Arquitectura de una red GSM Todas las redes GSM se pueden dividir en

cuatro partes fundamentales: estación móvil (MS), estación base (BSS),subsistema de conmutación y red (NSS), subsistemas de soporte y operación

(OSS). En la Figura 3 se muestra la configuración general de los subsistemas en la

red y los componentes importantes de cada uno de dichos subsistemas.

Figura 3. Arquitectura de una red GSMFuente: http://www.iec.org/online/tutorials/gsm/topic03.html

- Estación Móvil o Mobile Station (MS) La estación móvil es la componente

externa y visible de la red, es decir, la única parte del sistema completo con la

que el usuario interactúa. Entre ellas están las estaciones móviles de mano que

son las más comunes y utilizadas, sin embargo otras estaciones pueden estar

ubicadas en los automóviles y en portátiles.

- Estación Base o Base Station Subsystem (BSS) El BSS está en contacto

directo con las estaciones móviles a través de la interfaz de radio, por lo tanto,



14

incluye los equipos encargados de la transmisión y recepción de radio, y de su

gestión. Por otro lado, el BSS está en contacto con los conmutadores del NSS. Lamisión del BSS se puede resumir en conectar la estación móvil y el NSS, y por lo

tanto, conecta al usuario del móvil con otros usuarios.

- Subsistema de Conmutación y Red o Network and Switching Subsystem

(NSS) Este subsistema tiene la responsabilidad de comunicar los diferentes

usuarios de la red y se divide a su vez en siete sistemas diferentes: Mobile Services

Switching Center (MSC), Gateway Mobile Services Switching Center (GMSC) , HomeLocation Registrer (HLR), Visitor Location Registrer (VLR), Authentication Center

(AuC), Equipment Identity Registrer (EIR), GSM Interworking Unit (GIWU)

- Subsistemas de soporte y Operación u Operation and Support

Subsystem (OSS) Los OSS se conectan a diferentes NSS y BSC para controlar y

monitorear toda la red GSM. La tendencia actual en estos sistemas es que, dado

que el número de BSS se está incrementando se pretende delegar funciones queactualmente se encarga de hacerlas el subsistema OSS a los BTS de modo que se

reduzcan los costes de mantenimiento del sistema.

• WAP en GSM El Protocolo de Aplicaciones Inalámbricas (WAP) apareció en

1999 como un estándar internacional que permitió por primera vez el acceso a

servicios de Internet en los dispositivos móviles a través de conexiones

inalámbricas. El desarrollo de este protocolo fue promovido por empresas líderes

del sector de las comunicaciones como Nokia, Ericsson, Motorola y Unwired Planeta los que se unieron más de 200 empresas de todo el mundo.

WAP es un protocolo que permite a móviles de diferentes tecnologías tener acceso

a Internet y utilizar la red.

Debido a la velocidad de transmisión (9,6 Kbps) y al interfaz del GSM la

navegación no se realiza a través de las páginas HTML, sino que se utiliza el

formato WML, lenguaje de marcas basado en XML y que está diseñado

exclusivamente para esta tecnología. Este formato permite optimizar los ficheros



15

de datos para poder ser transmitidos por redes GSM. Cuando WAP apareció en

1999 todos los actores del sector de las comunicaciones inalámbricas profetizaronla explosión del acceso a Internet a través de teléfonos móviles GSM dotados de

tecnología WAP, pero las tasas de penetración de esta tecnología no tuvieron los

niveles esperados.

- Limitaciones de WAP sobre GSM Existen una serie de limitaciones cuando

hablamos de WAP bajo GSM. Estas bajan la calidad del servicio y por esto no

cuenta con una gran aceptación entre los usuarios. Las principales limitaciones delservicio son:

• Tiempo de acceso real a la información muy elevado.

• Alto coste de utilización.

• No admite elementos gráficos de calidad.

• Aplicaciones limitadas y de escaso valor añadido para el usuario.

WAP a pesar de su evidente fracaso debido a las bajas velocidades de acceso se

mostró como el primer sistema de comunicaciones vía Internet y es la plataformabásica para adaptarse a los nuevos estándares de transmisión de datos, en

concreto GPRS.

2.2.2. PCS (Personal Communications Service) La evolución de los

sistemas celulares lleva a la convergencia con otros sistemas de

comunicaciones móviles e inalámbricas, en una tendencia mundial, llegando a

sistemas como PCS (Personal communication service).

• Características del sistema PCS El sistema establece conexiones con

redes actuales como PSTN, RDSI, redes de telefonía celular y los sistemas móviles

basados en satélites y otras redes. Esto es necesario para permitir la movilidad y

ofrecer servicios de comunicación sin importar la localización.

Ofrece alta capacidad por medio de técnicas avanzadas, servicios multimedia de

alta calidad de voz, altas velocidades de transmisión de datos, video y servicios



16

equivalentes de RDSI. El servicio de ROAMING es global y automático, además no

existe ningún tipo de limitación con las demás redes.PCS es una colección de estándares PCS que se basan en el Standard PCS original

Tabla 1. Estándares basados en PCS

PCS Standard Base Standard

PCS TDMA IS-136

PCS CDMA IS-95

PCS 1900 GSM

PACS PHS cordless

DCT-U DECT cordless

Composite CDMA/TDMA n/a

Tabla 2. Frecuencias con que trabaja PCS

La estructura general de una red PCS contiene cinco elementos importantes que

son básicos en el funcionamiento del sistema.

- Terminal portátil (terminales de mano o instalados en automóviles).

- Estación base (retransmite las señales).

- Oficina de conmutación inalámbrica (para la conmutación y el enrutamiento de

las llamada telefónica inalámbricas).

Type Lower (MHz) Upper (MHz)

Narrowband 800 901

Narrowband 930 931

Narrowband 940 941

Broadband 1850 1910

Unlicensed 1910 1930

Broadband 1930 1990



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- Base de datos (almacena información de clientes y otras celdas).

- Conexión a la oficina central PSTN.

Figura 4. Estructura de red PCSFuente:http://www.monografias.com/trabajos3/pcscolombia/pcscolombia.shtml



18

La red PCS como tal se divide en 3 subsistemas:

- Sistemas de conmutación El sistema de conmutación es responsable del

procesamiento de llamada y las funciones relacionadas con el suscriptor.

- Sistema De Estación Base Todas las funciones de interfaz de radio se realizan

en el sistema de estación base.

- Sistemas de soporte de operaciones El OSS es la entidad funcional con la

que el operador de la red supervisa y controla el sistema. El propósito del OSS es

ofrecer soporte rentable al cliente para las actividades de operación y

mantenimiento centralizado, regional y local que se requieren para una red.

- Elementos Funcionales Adicionales Centro de mensajes, Nodo de servicio

móvil, Unidad para interworking

2.2.3. TDMA (Time Division Multiple Access) Este sistema se desarrolló en

1992 como continuación de AMPS. Se puede decir que es la forma digital del

sistema AMPS.

TDMA Opera en las bandas de 800 Mhz y el espacio entre canales es de 30

Khz, además permite una transición suave desde el sistema analógico AMPS al

digital IS- 136 (que utiliza TDMA) y usa handoff de tipo MAHO.



19

2.2.4. CDPD (Cellular Digital Packet Data) Es un sistema de servicio de

paquetes de datos para los sistemas AMPS/TDMA. CDPD es una red sobrepuestaque hace uso de la infraestructura de las redes existentes.

Figura 5. Red con CDPDFuente:http://www.ericsson.com.mx/wireless/products/mobsys/tdma/cdpd.shtml

• Características del sistema CDPD

- Usa la misma frecuencia y ancho de banda de canales AMPS/TDMA. Por lo tanto,

la planeación celular, sitios y líneas de transmisión pueden ser compartidos con el

sistema celular.

- Provee un servicio seguro ya que incluye autenticación de los móviles y

encriptación automática de datos sobre la Interfaz de aire.

- CDPD optimiza el espectro ya que puede dar servicio a varios subscriptores

mediante un solo canal de paquetes de datos compartido.

- La estación base (MBDS) esta integrada con la nueva generación de radio

estaciones base 884 para minimizar los requerimientos de hardware en los sitios

celulares.



20

Figura 6. Arquitectura CDPDFuente:http://www.ericsson.com.mx/wireless/products/mobsys/tdma/cdpd_caracteristicas.shtml

La RBS 884 utiliza la misma plataforma de hardware para AMPS, TDMA y CDPD.

Esto asegura un diseño modular, bajo costo y optimización de los recursos

existentes. Además, permite que CDPD haga uso de las mejoras y desarrollos del

hardware de la RBS 884.

El resto de los elementos de la red CDPD son, en general, servidores deaplicaciones y unidades de comunicación de datos basados en tecnologías abiertas.

La solución CDPD de Ericsson está diseñada para que cualquier red TDMA

existente, pueda brindar servicio de CDPD independientemente del fabricante del

equipo.

2.2.5. CSD (Circuit Switched Data) Esta tecnología permite a los operadores

inalámbricos entrar al mercado de la transmisión de datos y paquetes de

información. La función permite a los abonados móviles transferir datos sobre las

redes inalámbricas usando un Canal de Tráfico Digital (DTC - Digital Traffic

Channel) y una Unidad de Interconexión o Interworking Unit (IWU).

Además con el empleo del Sistema Integrado de Acceso (IAS) el abonado móvil

podrá acceder a las redes de Internet o Intranet a través de una conexión IP sin

tener que pasar por la red pública telefónica.



21

Figura 7. Sistema CSD

Fuente:http://www.ericsson.com.mx/wireless/products/mobsys/tdma/csd.shtml

La unidad Data Transmission Interworking (DTI) es el equipo Ericsson que

implementa la funcionalidad IWU. Esta unidad reside en la central celular, con la

cual los usuarios del operador están en posibilidad de navegar en Internet

mediante una computadora portátil, y un teléfono celular. También podrán enviar

faxes, por lo que no importará donde se encuentren ubicados. Esta aplicación

también es conocida como Datos Digitales y Fax o Digital Data and Fax.

2.2.6. CDMAone CDMA (Code Division Multiple Access), es reconocida como una

de las tecnologías de más velocidad en el mundo. La tecnología CDMAone ofrece

a los operadores gran eficiencia espectral, excelente calidad de llamada,

planeación de sistema simplificada (por medio del uso de la misma frecuencia en

cada sector de cada célula y en todas las celdas) privacidad mejorada e

incremento en el tiempo de llamada para los dispositivos portátiles. enfocándose

siempre hacia el futuro provee un soporte evolutivo hacia la tecnología de tercera

generación CDMA2000, preservando las inversiones en equipo.



22

• Red CDMAone

Figura 8. Esquema de una red CDMAone

Fuente: http://www.cdg.org/technology/2g.asp

Los sistemas CDMAone están basados en tecnología de espectro disperso, la cual

ha ganado aceptación mundial por los operadores de red. Las redes cdmaOne

tienen la habilidad de incrementar dramáticamente la capacidad y la calidad en el

servicio.

La tecnología CDMA ofrece a los operadores una respuesta a la demanda de

capacidad en sus redes. La gran capacidad de CDMA se debe al uso de tecnología

de espectro disperso, la cual codifica y dispersa todas las conversaciones a través

de una banda de espectro (1.25 MHz) Este esquema permite a un gran número de

usuarios compartir simultáneamente la misma portadora de 1.25 MHz. Esta técnica

difiere de la utilizada para transmitir voz y datos sobre redes de Acceso Múltiple

por División de Tiempo (TDMA), la cual asigna a cada usuario una ranura de

tiempo en una banda angosta del espectro.



23

2.3. GENERACION 2.5 (Intermedia)

Las primeras generaciones de la telefonía celular (1G y 2G) se fundamentaron en

la prestación de servicios de voz y pocas opciones a la hora de transmitir datos

como archivos y documentos de peso, por esto simultáneamente con las primeras

pruebas e investigaciones de la tercera generación, se desarrolló una generación

intermedia que sirve como puente entre 2G y 3G, con relación a los servicios de

transmisión de datos. Estas tecnologías permiten más opciones de datos encomparación a los sistemas de segunda generación pero son inferiores a los

sistemas de tercera generación en relación al procesamiento de video y

multimedia.

2.3.1. HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) Esta tecnología surgió

gracias a mejoras en los servicios de datos de GSM basados en conmutación de

circuitos, para conseguir anchos de banda superiores a 9.6 Kbps. El incremento develocidad se consigue usando múltiples timeslot para una conexión. Con HSCSD es

posible alcanzar velocidades de hasta 57.6 Kbps en la red GSM, sin embargo, su

capacidad de transmisión es muy limitada y no soporta el Protocolo de Internet

(IP), lo que impide el acceso a Internet.

La mayor parte de los servicios de datos están localizados en el MS Terminal

Adaptation Functions (TAF) y en el Interworking funcionality (IWF), HSCSD sigue

las mismas líneas funcionales. En el MS y el IWF, el flujo de datos es dividido enmúltiples subcanales y combinados en el otro extremo, esta operación es

transparente para la BTS. En el interfaz A varios canales se multiplexan en un

canal de 64 Kbps.



24

Figura 9. Arquitectura HSCSD Fuente: http://www.it.uc3m.es/~gavilan/apuntes/gsm_datos1.pdf

2.3.2. GPRS (General Packet Radio Service) El sistema de comunicaciones

móviles GPRS fue introducido por la ETSI (European Telecommunication StandardInstitute) y se fundamenta en el mejoramiento de la comunicación para transmitir

datos a través de la conmutación de paquetes vía radio. Este servicio genera

mejores formas de comunicación, mejorando los servicios que se tenían como:

WAP, Palm.net e I-node.

La diferencia de esta tecnología con respecto a los otros servicios es que se tiene

la posibilidad de mantener la conexión de forma continua a la red y así procesar y

transmitir datos constantemente. Por ejemplo, con HSCSD es necesario estableceruna conexión con el proveedor del servicio a través de una llamada, en cambio con

GPRS se establece la conexión sin necesidad de gastar una llamada y se mantiene

hasta que el usuario lo necesite (siempre si es necesario).

Puesto que se usa conmutación de paquetes, la capacidad de la red se reparte

entre los usuarios. Si hay pocos usuarios conectados se tendrán unas velocidades

de datos altas, de hasta 115Kbps. Si hay muchos usuarios la velocidad se verá

reducida. Puesto que la conexión es permanente, la tarificación no se hace por lasllamadas ni por el tiempo de conexión sino por el tráfico de datos generado.



25

• Arquitectura de la red GPRS

Figura 10. Arquitectura general de una red GPRSFuente:http://www.mailxmail.com/curso/informatica/gsm/capitulo6.htm

La arquitectura de red de GPRS está basada fundamentalmente en GSM con el

agregado de algunos elementos necesarios para el procesamiento de los paquetes

y la conexión a Internet. Los elementos básicos para pasar de una red GSM a una

plataforma para GPRS son:

- Dos nodos de soporte GPRS: el nodo de servicio (SGSN) y el de pasarela (GGSN)

cuyas misiones son complementarias. En líneas generales el SGSN se encarga de la

gestión de la movilidad y del mantenimiento del enlace lógico entre móvil y red. El

GGSN es el que proporciona el acceso a las redes de datos. Los servicios basados

en conmutación de paquetes son enrutados a través de las interfaces Gb y Gn

hacia el SGSN y el GGSN antes de interconectarse a la Red de Paquetes de Datos

(PDN).

- Actualizaciones de software para CCU (Channel Codec Unit) en las BTS.

- Nuevo hardware en el controlador de estación (BSC). Este hardware se denomina

PCU (Packet Unit Control /Unidad de Control de Paquetes). El PCU controla la

actividad GPRS de una celda, es decir, es responsable de las funciones de capa



26

inferior tales como Control de Enlace de Radio (Radio Link Control) y Control de

Acceso al Medio (Medium Access Control), en la interfaz Um el PCU controla: lasegmentación de unidad de protocolo de datos, Reensamblaje control de canal de

acceso, gestión del canal de radio, programación del Canal de Paquetes de Datos

(PDCH), detección de errores de transmisión, retransmisión automática selectiva o

Petición automática de repetición (ARQ), etc.

- La red troncal GPRS o backbone basado en IP.

En la Figura 11 se muestra con claridad los diferentes elementos agregados y su

ubicación en la red.

Figura 11. Elementos básicos de la red GPRSFuente:http://www.frecuenciaonline.com/espanol/mostrarnoticia.php?id=39&noticiaid=168&PHPSESSID=4b6a98dded0b23b2d7d3b281e12e2c67

Figura 12. El GGSN actúa de pasarela entre la red troncal GPRS y lasredes externas

Fuente:http://banners.noticiasdot.com/termometro/boletines/docs/consultoras/havet/2002/havet_gprs_011106.pdf



27

Figura 13. El SGSN se encarga de la entrega de paquetes entre losmóviles

Fuente:http://banners.noticiasdot.com/termometro/boletines/docs/consultoras/havet/2002/havet_gprs_011106.pdf

En la arquitectura GPRS surge un concepto clave que rige la transmisión de los

datos llamado tunneling. Gracias al tunneling lo importante a la hora detransmitir información es la dirección final de destino independientemente del

medio o ruta que siga esta información.

• El tunneling se basa en:

- Encapsulado de los datos con introducción de cabeceras de direcciones de

destino y origen.

- Actualización de tablas de enrutamiento existentes (tanto en el SGSN y el GGSN).

- Asignación de una dirección IP al móvil.



28

Figura 14. Características mas importantes de GPRSFuente:http://banners.noticiasdot.com/termometro/boletines/docs/consultoras/havet/2002/havet_gprs_011106.pdf

Las características básicas de GPRS permiten el mejoramiento de transmisión de

datos y la conexión constante con la red además de las posibilidades de expansión

y mejoramiento de la red con miras hacia la tercera generación. Las características

más importantes del sistema son:- Velocidades de transferencia de datos Con esta tecnología se puede

alcanzar una velocidad teórica de 171,2 Kbps, en la práctica la velocidad se reduce

considerablemente, sin embargo, sigue siendo mucho mayor que tecnologías de

segunda generación.

GPRS divide las frecuencias disponibles en el sistema en timeslots o espacios de

tiempo, cada timeslot proporciona 21.4 Kbps a la transmisión, a cada usuario se le

asignan 8 timeslots con lo que teóricamente se dispondría de 171,2 Kbps. En lapráctica se asignan de dos a 4 timeslots de bajada de datos y de uno a dos de

subida.

En condiciones óptimas de calidad de señal cada timeslot ofrece una velocidad

máxima ya que es mínimo el nivel de chequeo de errores que se ejecuta, sin

embargo, estas condiciones son casi inviables por lo que cada timeslot en el

sistema de codificación mas viable, que es el de dos, aporta solo 13,4 Kbps en

lugar de los 21,4 Kbps que serian posibles en condiciones óptimas, con lo cual los



29

teléfonos que soporten dos slots para subida de datos tendrán una velocidad

máxima de 26,8 Kbps y los que soporten tres, 40,2 Kbps. La velocidad de losdatos es mayor en el sentido ascendente de la línea que en el descendente.

Estas velocidades son a nivel de enlace de radio. A esto habría que añadir los

diferentes datos de control que utilizan los protocolos de comunicación, así como

la posible congestión de la red.

Para conseguir la velocidad máxima de 172,2 Kbps una operadora debería destinar

todos los recursos a una única llamada GPRS, pero es improbable que un operador

de servicios permita que todos los canales de transmisión sean usados por un solousuario.

Figura 15. La velocidad máxima real de GPRS no supera los 56 KbpsFuente:http://banners.noticiasdot.com/termometro/boletines/docs/consultoras/havet/2002/havet_gprs_011106.pdf

- Facturación.La facturación del servicio GPRS se basa en el volumen de datos

transferidos y no en el tiempo de conexión a la red. La principal característica de

GPRS es que se cobran exclusivamente los paquetes a nivel IP esto significa que

se cobra solo cuando el sistema establece conexión con redes externas a la red

GPRS ya sea por datos recibidos por el móvil desde la red o datos enviados por el

móvil a la red. Debido al sistema de conmutación de paquetes surge un problema

para determinar la cantidad de datos transferidos ya que al ser estos subdivididos

en paquetes, se pueden presentar errores durante la transferencia, entonces el



30

usuario tendría que volver a pagar mas veces por la misma cantidad de

información al ser necesaria una nueva transferencia. También puede pasar queel móvil no envíe una certificación de recibo al servidor correspondiente y este

envíe dos veces el paquete IP solicitado, en este caso se cobrarían los dos envíos.

Por otro lado si los problemas ocurren en el enlace de radio, es decir, por

conexión de la señal no se cobra la transmisión interrumpida y se reenvían los

datos.

La forma de cobro de transferencia de datos en GPRS es de mucha ventaja para

los usuarios, ya que si por ejemplo se quiere establecer una conexión con unapagina WAP, se cobrara el proceso de descarga de ficheros que componen el sitio

WAP, una vez descargado en el dispositivo no se cobra por el tiempo de

navegación.

Las principales formulas de cobro de GPRS son:

- Ofrecimiento de bonos mensuales con un número determinado de MB, superado

ese volumen se cobraría por cada Kbyte descargado.

- Otra opción es ofrecer tarifas diferenciando entre mercado domestico yempresarial.

- Voz y Datos En El Mismo Móvil. Gracias a la complementariedad de GSM con

GPRS se puede tener el acceso a un móvil que combine las dos tecnologías, ya

que se dispone de una capacidad dual al estar preparados para utilizar GSM para

voz y mensajes cortos y GPRS para transmisión de datos. Estos teléfonos móviles

tienen una pantalla más amplia para aprovechar mejor los servicios de imagen yvisualización de descargas.

Además de ofrecer el servicio de voz y datos, estos móviles sirven como MODEM

para conectar ordenadores portátiles y PDA a Internet.

- Soporte De Protocolo IP GPRS define un método de acceso a redes IP. Estas

redes utilizan la conmutación de paquetes, lo que optimiza la utilización del

espectro de radio disponible al no ser necesario que un canal de radio sea utilizado



31

para la transmisión de un punto a otro. Los datos son divididos por paquetes, que

son enviados separadamente. La información viaja a través de la red hasta llegar asu destino, y es reconstruida ahí y presentada en su forma original. Todas las

partes que componen los datos están relacionadas unas con las otras, pero la

forma en cómo viajan y son reagrupadas varía. Los paquetes viajan por las

frecuencias disponibles, lo que permite que un número elevado de usuarios de

GPRS pueda compartir el mismo ancho de banda. Esto permite al sistema GSM:

a. Proporcionar velocidades de acceso a Internet e intranets.

b. Mejora la eficacia de la red.- Always On. La percepción por parte del usuario es la conexión constante con la

red ya que GPRS permite que se mantenga el acceso a la red IP en cualquier

momento y de forma instantánea. Esta característica permite ahorrar el tiempo de

conexión cada vez que se requiere una información.

• Ventajas del sistema GPRS

- GPRS ofrece interoperabilidad con CDMAone y la posibilidad de adaptación asistemas de tercera generación.

- Mejora la calidad y la capacidad de la voz ya que elimina efectos de fanding

(atenuación) multitrayecto y ofrece una y media y dos veces la velocidad de

CDMAone.

- En cuanto a las antenas, ofrece el servicio de antenas inteligentes (follow-me),

además de capacidad y cobertura mejorada y pocas ubicaciones de celda.

- Ofrece confiabilidad en el acceso y vida de la batería extendida, incluyendo bajoconsumo de energía lo cual ofrece mas tiempo de conversación y baterías mas

pequeñas y livianas.

- Permite la utilización de Bluetooth/WAP y tiempos de stand by más largos.

2.3.3. EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution) Como su nombre

lo indica es una evolución de GSM/GPRS que surge básicamente para aumentar las

tasas de transmisión de datos. Esta tecnología supondría un importante paso



32

adelante, permitiendo a las operadoras mayores velocidades de transmisión y un

amplio abanico de contenidos multimedia. La tecnología EDGE se relaciona con elaumento de la capacidad de transmisión de la interfaz aérea en el estándar GSM

actual, facilitando a estas redes la capacidad de suministrar servicios de telefonía

móvil basados en IP y a unas velocidades reales de 384 Kbps.

El sistema EDGE incluye conmutación por circuitos (ECSD - Enhanced Circuit

Switched Data) con tres canales nuevos de tráfico y también conmutación por

paquetes como en la tecnología GPRS (EGPRS).

- Arquitectura GPRS/EDGE

Figura 16. Arquitectura EDGEFuente: http://www.3gamericas.org/pdfs/eof_rio/07-TIM_Chile-

GustavoMarambio.pdf



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EDGE es totalmente compatible con la tecnología GPRS y se enfoca principalmente

a la transmisión de datos, presentando las siguientes mejoras: – Nueva modulación 8PSK (antes GMSK- 2 estados)

– Nuevas codificaciones canal MCS-1 a MCS-9 (hoy CS-1 y CS-2)

– Nuevas clases de terminal (4TSL en DL para datos)

– Mayor velocidad (2,5 veces GSM/GPRS)

– Adaptación enlace (incremento redundancia, cambio dinámico de

Codificación y modulación)

Las velocidades aumentan considerablemente pasando a velocidades teóricas de

473,6 Kbps y reales de 50 a 100 Kbps.

2.3.4. CdmaOne (IS-95B) Esta tecnología surge como evolución de la IS-95A,

se basa en los mismos parámetros y arquitectura con cambios en las velocidades

de transmisión y enfocándose mas hacia la transferencia de datos conmutados porpaquetes y señales de voz conmutadas por circuitos. Las empresas KDDI, en

Japón, y SKT, en Corea, implementaron esta tecnología en 1999. En teoría, ella

provee tasas de datos de hasta 115 Kbps, y alcanza, generalmente, valores

prácticos de 64Kbps. La CdmaOne/IS-95-B ahora está siendo sustituida por la

CDMA2000 1X, de mayor capacidad y velocidad.

2.4. TERCERA GENERACION (3G)

La 3G se caracteriza por concebir a la convergencia de voz y datos con acceso

inalámbrico a Internet; en otras palabras, es apta para aplicaciones multimedia y

altas transmisiones de datos.

La característica básica de estos sistemas de tercera generación es la velocidad y

el soporte de un gran numero de aplicaciones que incluyen audio (mp3), video en



34

movimiento, videoconferencia y acceso rápido a Internet, entre otros. Los sistemas

3G alcanzan velocidades de hasta 384 Kbps permitiendo una movilidad total ausuarios, viajando a 120 kilómetros por hora en ambientes exteriores. También

alcanzará una velocidad máxima de 2 Mbps, permitiendo una movilidad limitada a

usuarios, caminando a menos de 10 kilómetros por hora en ambientes

estacionarios de corto alcance o en interiores.

Los avances de sistemas de tercera generación que adelanta la Unión

Internacional de Telecomunicaciones (ITU) han dado paso a la creación de IMT-

2000 (International Mobil Telecommunication-2000). Esta serie derecomendaciones para la creación de estándares de 3G, han sido creadas con el

objetivo de valorar y especificar los requisitos de las normas celulares para la

prestación de servicios de datos y multimedia a alta velocidad.

En Europa, el Instituto Europeo de Telecomunicaciones (ETSI) ha propuesto la

norma paneuropea de tercera generación UMTS (Universal Mobile

Telecommunication System). UMTS es miembro de la familia global IMT-2000 del

sistema de comunicaciones móviles de “tercera generación” de ITU. En Estados Unidos el Instituto Americano de Estándares (ANSI) basa su llegada a

3G a través de la evolución de AMPS/IS-136 y CDMA/IS-95. Por otra parte, en

Japón la Asociación de Industrias de la Radio y Radiodifusión (ARIB) realizó sus

investigaciones basadas en CDMA para la elaboración de normas de tercera

generación.

Los organismos regionales de normalización ETSI (Europa), TIPI (EUA), ARIB

(Japón) y TTA (Corea) trabajaron en propuestas separadas de la norma W-CDMA.Estos entes regionales sumaron esfuerzos en el Proyecto de Asociación 3G (3GPP),

y hoy en día existe una norma conjunta W-CDMA.

La ITU recibió tres familias de propuestas FDD (WCDMA, cdma 2000 y UWC 136) y

tres propuestas TDD (UTRA /TDD y TDD-SCDMA), además DECT que trabaja en

modo FDD y TDD. Posteriormente se coordinaron esfuerzos para armonizar los

candidatos IMT- 2000 y finalmente disponer de las normas comprimidas de tercera

generación.



35

2.4.1. Evolución De Los Sistemas Celulares A 3G Los distintos entesinvolucrados en los sistemas 3G han propuesto, básicamente, dos sistemas de

tercera generación: CDMA2000 y UMTS.

En los siguientes diagramas se muestra la evolución de los sistemas celulares hacia

la tercera generación.

Figura 17. Evolución de los sistemas celulares hacia la tercerageneración

Fuente: http://www.monografias.com/trabajos15/telefonia-celular/telefonia-celular.shtml

En la siguiente tabla se muestra en el tiempo las fases de evolución hacia 3G.



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Tabla 3. Fases de evolución hacia 3G

• Requerimientos De Un Sistema De Tercera Generación

- Alta velocidad en transmisión de datos, hasta 144 Kb/s, velocidad de datos

móviles (vehicular); hasta 384 Kb/s, velocidad de datos portátil (peatonal) y

hasta 2 Mb/s, velocidad de datos fijos (terminal estático).

- Transmisión de datos simétrica y asimétrica.

- Servicios de conmutación de paquetes y en modo circuito, tales como tráfico

Internet (IP) y video en tiempo real.

- Calidad de voz comparable con la calidad ofrecida por sistemas alámbricos.

- Mayor capacidad y mejor eficiencia del espectro con respecto a los sistemas de

generaciones anteriores.

- Capacidad de proveer servicios simultáneos a usuarios finales y terminales.

- Incorporación de sistemas de segunda generación y posibilidad de coexistencia e

interconexión con servicios móviles por satélite.

- Itinerancia internacional entre diferentes operadores (Roaming Internacional).

Los sistemas de tercera generación deberán proveer soporte para aplicaciones

como:

- Voz en banda estrecha a servicios multimedia en tiempo real y banda ancha.



37

- Apoyo para datos a alta velocidad para navegar por la World Wide Web, entregar

información como noticias, tráfico y finanzas por técnicas de empuje y accesoremoto inalámbrico a Internet e intranets.

- Servicios unificados de mensajes como correo electrónico multimedia.

- Aplicaciones de comercio electrónico móvil, que incluye operaciones bancarias y

compras móviles.

- Aplicaciones audio/video en tiempo real como videoteléfono, videoconferencia

interactiva, audio y música, aplicaciones multimedia especializadas como

telemedicina y supervisión remota de seguridad.

2.4.2. IMT International Mobil Telecommunications IMT-2000 es una norma

de la ITU para los sistemas de tercera generación que proporciona acceso

inalámbrico a la infraestructura de telecomunicaciones global por medio de los

sistemas satelitales y terrestres.

• Objetivos de IMT-2000 Los objetivos primarios de ITU para IMT-2000son:

- Alto grado de uniformidad de diseño a escala mundial.

- Alto nivel de calidad, comparable con la de una red fija.

- Eficacia operacional, particularmente para los datos y servicios de multimedia.

- Conexión móvil-móvil y móvil-fijo.

- La prestación de servicios por más de una red en cualquier zona de cobertura.

- Flexibilidad y transparencia en la provisión de servicio global,- La tecnología conveniente para reducir la falta de telecomunicaciones, es decir

ofrecer un costo accesible para millones de personas en el mundo que todavía no

tienen teléfono.

- Utilización de una terminal de bolsillo a escala mundial.

• Interfases De Aire IMT-2000 En 1998 la ITU denomino RTT (Radio

Transmission Technology) a las tecnologías que serían interfaz de aire entre las



38

estaciones base y los terminales móviles. Las RTT son uno de los elementos más

importantes para la definición de las características operativas del IMT-2000. Esteconjunto de tecnologías basadas en CDMA se conocen también como interfaz de

aire y están acompañadas de tres modalidades de operación, cada una de las

cuales puede funcionar perfectamente sobre la red base de GSM y sobre la red

base de CDMAone.

Las especificaciones técnicas de las RTT terrestres fueron aprobadas en la WRC-

2000 y se definieron como sigue:

• IMT-2000 CDMA Direct Spread (UTRA W-CDMA)• IMT-2000 CDMA Multi-Carrier (CDMA-2000)

• IMT-2000 CDMA TDD (UTRA TD-CDMA)

• IMT-2000 TDMA Single-Carrier (UWC-136)

• IMT-2000 FDMA/TDMA (DECT).

Figura 18. IMT-2000 interfaces de radio terrestreFuente: http://www.monografias.com/trabajos15/telefonia-celular/telefonia-

celular.shtml

• Asignación Del Espectro Para IMT-2000 La asignación de espectro

para IMT-2000 se realizó en la Conferencia Administrativa Mundial de

Radiocomunicaciones 1992, WARC 92, asignando 230 MHz en las bandas 1885-

2025 MHz y 2110-2200 MHz.



39

IMT-2000 comprende también una componente satelital que facilita los aspectos

de roaming internacional, así como la obtención de comunicaciones en lugaresdonde no haya disponibilidad de sistemas terrestres, complementando las celdas

Macro, micro y pico.

Debido al crecimiento de Internet, las Intranets, el correo y el comercio

electrónico y los servicios de transmisión de imágenes y sonido; han elevado la

demanda de servicios de banda ancha, teniéndose que incrementar los

requerimientos de espectro para IMT-2000.

La Conferencia Mundial de Radiocomunicaciones WRC-2000 celebrada en Estambulen el año 2000, proporciona tres bandas extras quedando compuesto el espectro

para IMT-2000 de la siguiente forma:

Componente terrenal:

806-960 MHz WRC 20001710-1885 MHz WRC 2000

1885-1980 MHz WARC 92

2010-2025 MHz WARC 92

2110-2200 MHz WARC 92

2500-2690 MHz WRC 2000

Componente Satelital:

1980-2010 MHz WARC 922170-2200 MHz WARC 92

2500-2520 MHz WRC 2000

2670-2690 MHz WRC 2000



40

Figura 19. Espectro asignado para IMT-2000Fuente: http://www.monografias.com/trabajos15/telefonia-celular/telefonia-

celular.shtml

2.4.3. CDMA2000 Esta versión de red basada en CDMA fue creada básicamente

como una evolución de CDMAone, permitiendo una fácil adaptación del sistema

anterior a los nuevos sistemas de tercera generación. La interfaz de red definida

para cdma2000 apoya la red de segunda generación de todos los operadores

actuales, independientemente de la tecnología: CdmaOne, IS-136 TDMA o GSM. La

TIA ha presentado esta norma ante la ITU como parte del proceso IMT-2000 3G

para establecer una evolución sencilla y no experimentar un cambio tan brusco enlos sistemas. La implementación de CDMA2000 se ha dividido en dos fases (fase I

y fase II).

• Camino Evolutivo De Las Redes CDMA En el siguiente esquema se

muestra el camino evolutivo seguido por las redes CDMA para llegar a 3G.



41

Figura 20. Camino evolutivo de CDMAFuente: http://www.monografias.com/trabajos15/telefonia-celular/telefonia-

celular.shtml • Ventajas del sistema CDMA 2000 CDMA2000 es una tecnología robusta

y eficiente, capaz de soportar el manejo de voz y datos al tiempo. Este estándar

fue creado y probado en varias bandas de frecuencia, incluyendo el nuevo IMT-

2000, el hecho de que el sistema este habilitado para soportar los servicios de voz

y datos en la misma portadora hace posible optimizar los costos para los

operadores inalámbricos.

- Incremento en la capacidad (voz). Las señales de voz son la mayor fuente

de tráfico para los operadores móviles sin embargo la transferencia de datos toma

cada día mas fuerza en el mercado incrementando la congestión en las redes.

CDMA2000 ofrece la más alta capacidad de datos y voz utilizando la menor

cantidad del espectro de frecuencias, reduciendo de esta forma los costos en el

servicio.

CDMA2000 1X soporta 35 canales de tráfico por sector, la alta capacidad del

sistema proporciona un rápido control de potencia y una alta diversidad en la

transmisión.



42

- Alta velocidad de transmisión. Los desarrollos actuales de CDMA2000 (fase

I) soportan velocidades de transmisión de 153.6 Kbps. Otros adelantos de estatecnología como CDMA2000 1XEV-DO que se comercializa en Corea, habilita

velocidades de transmisión por encima de los 2.4 Mbps y CDMA2000 1XEV-DV es

capaz de ofrecer la transferencia de datos de hasta 3.09 Mbps de velocidad.

- Flexibilidades en la banda de frecuencias. La red CDMA2000 puede ser

implementada en los 450 MHz, 800 MHz, 1700 MHz y 1900 MHz de la banda de

frecuencias, también puede ser implementado en otras frecuencias como 900 MHz,

1800MHz y 2100 MHz. La alta eficiencia espectral del sistema permite el tráfico en

todos los canales del espectro.

- Incrementa la vida de la batería. CDMA2000 incrementa significativamente el

desempeño de la batería.

- Sincronizaciones. CDMA2000 esta sincronizado con el UCT (universal

coordinated time). La temporización de la conexión de transmisión hacia delantede todas las estaciones base en el sistema se sincronizan en unos pocos

microsegundos. La sincronización de la estación base se consigue a través de

muchas técnicas como sincronización segura, radio beep, con sistemas satelitales

como GPS, Galileo, o GLONASS. La temporización en la conexión hacia atrás esta

basada en la sincronización que se deriva de la primera componente de

multitrayectoria usada por el Terminal.

Los siguientes son los beneficios que tienen todas las estaciones base de una red

sincronizada:

- El tiempo de referencia común mejora la adquisición de canales o los

procedimientos de hand-off, siempre que no haya ambigüedad en el tiempo

cuando se busca y adiciona una nueva célula en actividad del sistema.



43

- En las habilitaciones del sistema para operar alguno de los canales comunes en

soft hand-off se mejora la eficiencia del canal común de operación.

- Las redes con tiempos de referencia comunes permiten la implementación de

técnicas eficientes de localización.

- Control de potencia La longitud básica de un cuadro es de 20 ms dividido en

16 grupos de control de potencia, CDMA2000 define una estructura de tramas de 5

ms esencialmente para soportar interferencias de la señal, sin embargo existen

tramas de 40 ms y 80 ms, las cuales ofrecen diversidad de mejoras para los

servicios de datos. Los canales pueden ser controlados a más de 800 Hz en las

conexiones de forward y reverse, los bits del comando de control de la conexión de

reverse están puntualizados en F-FCH o F-DCCH dependiendo de la configuración

del servicio. Los bits del comando de control de la conexión de forward están

puntualizados en la última cuarta parte del R-PICH (power control spot). En la

transferencia de reverse, la velocidad del control de potencia se reduce a 200 Hz

o 400 Hz en ambas direcciones, el subcanal de control de potencia de esta

conexión se puede dividir en dos, ambos a 400 bps o uno a 200bps y otro a 600

bps, esto permite dos canales independientes en la conexión de forward.

• Cdma2000 Fase I Las capacidades de la primera fase se han definido en

una norma conocida como 1XRTT. Esta norma introduce datos en paquetes a 144

Kbps en un entorno móvil y a mayor velocidad en un entorno fijo. Las

características disponibles con 1XRTT representan un incremento doble, tanto enla capacidad para voz como en el tiempo de operación en espera, así como una

capacidad de datos de más de 300 Kbps y servicios avanzados de datos en

paquetes. Adicionalmente extiende considerablemente la duración de la pila y

contiene una tecnología mejorada en el modo inactivo.

• Cdma2000 Fase II La evolución de CdmaOne, hasta llegar a las

capacidades completas de cdma2000, continúa en la segunda fase e incorpora las



44

capacidades de 1XRTT, usa tres portadoras de 1,25 MHz en un sistema

multiportadora para prestar servicios de banda ancha de 3G.

• Cdma2000 1XEV. Basado en el estándar 1X, el sistema 1XEV

mejora la velocidad de procesamiento de datos, obteniendo velocidades máximas

de 2 Mbps, sin tener que utilizar más de 1,25 MHz del espectro. Los requisitos para

los operadores recién establecidos con respecto a 1XEV establecen dos fases. En la

primera Cdma2000 1XEV-DO usa una portadora separada de 1.25 MHz para datos

y ofrece velocidades de datos de 2.4 Mbps. La fase 2, Cdma2000 1X EV-DV se

centra en las funciones de datos y de voz en tiempo real, así como en la mejora

del funcionamiento para mayor eficiencia en voz y en datos.

En el siguiente gráfico se pueden apreciar las diferentes fases de las redes CDMA

según su velocidad de datos y aplicaciones:



45

Figura 21. Aplicaciones CDMA2000 de acuerdo a la velocidadFuente: http://www.monografias.com/trabajos15/telefonia-celular/telefonia-

celular.shtml

2.4.4. UMTS/WCDMA La tecnología UMTS utiliza en su interfaz de aire la

tecnología conocida como WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access), en

operación FDD (Frecuency Division Duplex) espectro pareado, aunque también se

tiene en cuenta la TD/CDMA en operación TDD (Time Division Duplex) espectro

no-pareado para uso en recintos cerrados. Esto constituye una solución para esta

tecnología que se conoce con el nombre de UTRA. WCDMA es una técnica de

acceso múltiple por división de código que emplea canales de radio con una ancho

de banda de 5 MHz.

En esta gráfica se pueden visualizar las diferentes fases de evolución de GSM

según su velocidad de datos y aplicaciones:



46

Figura 22. Aplicaciones UMTS de acuerdo a la velocidadFuente: http://www.monografias.com/trabajos15/telefonia-celular/telefonia-

celular.shtml

• Espectro De UMTS (FDD, TDD)

Figura 23. Espectro UMTSFuente: http://www.monografias.com/trabajos15/telefonia-celular/telefonia-

celular.shtml



47

• Arquitectura del Sistema. La arquitectura del sistema UMTS se basa en

una estructura de capas de células que se encargan de establecer la

comunicación de acuerdo al tipo de conexión y a la distancia y características del

enlace, esto con el fin de brindar servicios en cualquier parte del mundo,

ajustándose a diferentes entornos geográficos y densidades de trafico. Las

cuatro categorías de capas pueden funcionar simultáneamente dentro de una

misma área geográfica.

Figura 24. Arquitectura UMTSFuente: http://www.monografias.com/trabajos15/telefonia-celular/telefonia-

celular.shtml

• Mega células

Tienen radios desde 100 hasta 500 Km. Ofrecen amplia cobertura para zonas

con baja capacidad de tráfico a través del uso de satélites no geoestacionarios.

Soportan velocidades de estaciones móviles elevadas.

• Macro células



48

Tienen radios desde 1 hasta 35 Km. Se emplean para ofrecer coberturas en

lugares rurales, carreteras y poblaciones cercanas.• Micro células

Tienen radios desde 50 m hasta 1 Km. Ofrecen servicio a usuarios fijos o que

se muevan lentamente con elevada densidad de tráfico.

• Pico células

Tienen radios menores a 50 m. Ofrecen coberturas localizadas en interiores.

• Una red UMTS se compone de los siguientes elementos:

- Núcleo de red (core network). El Núcleo de Red incorpora funciones de

transporte y de inteligencia. Las primeras soportan el transporte de la información

de tráfico y señalización, incluida la conmutación. El encaminamiento reside en las

funciones de inteligencia, que comprenden prestaciones como la lógica y el control

de ciertos servicios ofrecidos a través de una serie de interfaces bien definidas;

también incluyen la gestión de la movilidad. A través del Núcleo de Red, el UMTS

se conecta con otras redes de telecomunicaciones, de forma que resulte posible la

comunicación no sólo entre usuarios móviles UMTS, sino también con los que se

encuentran conectados a otras redes.

- Red de acceso radio (UTRA). La red de acceso radio proporciona la conexión

entre los terminales móviles y el Core Network. En UMTS recibe el nombre de

UTRA (Acceso Universal Radioeléctrico Terrestre) y se compone de una serie de

sistemas de red radio o RNC (Radio Network Controller) y una serie de Nodos B

dependientes de él. Los Nodos B son los elementos de la red que se corresponden

con las estaciones base.

- Terminales móviles. Las especificaciones UMTS usan el término User Equipment

(UE).



49

• Esquema De Acceso UTRA El esquema de acceso UTRA se constituye de

la siguiente forma:

UTRA FDD: Esquema de acceso multiple: W-CDMA

Modulación BPSK en UL y QPSK en DL

UTRA TDD: Equema de acceso multple: Hibrido W-CDMA + TDMA

Modulación QPSK

Figura 25. UTRAFuente: http://www.monografias.com/trabajos15/telefonia-celular/telefonia-

celular.shtml



50

3. OPCIONES PARA TRANSMISION DE DATOS

3.1. Tecnologías enfocadas a la transmisión de datos

Después de analizar en el capitulo anterior las diferentes tecnologías celulares

desarrolladas es necesario aclarar que algunas de estas tecnologías están

enfocadas a la transmisión de datos y ofrecen mayor capacidad y velocidad a la

hora de establecer la transmisión. Por esta razón a continuación se presentan las

tecnologías más apropiadas y utilizadas por los operadores en el mundo.

- CSD (Circuit Switched Data): transmisión de datos a velocidades de hasta

9.6 Kbps, se basa en el uso de canales dedicados, por lo que la velocidad es

constante durante todo el tiempo que dura una conexión.

- HSCSD (High Speed Circuit Switched Data): hace posible alcanzar

velocidades de hasta 57.6 Kbps. Funciona de forma similar a CSD solo que la

velocidad se obtiene combinando varios canales de 14.4 Kbps.

- GPRS (General Packet Radio Service): transfiere datos en paquetes a alta

velocidad, usando uno o varios canales de la red GSM. Los usuarios comparten

estos canales, por esto la velocidad de transmisión varia dependiendo del número

de usuarios simultáneos conectados y de la carga de la red.



51

- UMTS (Universal Mobile Telecommunications System): velocidades de

transmisión de hasta 2Mbps, al usar todo el espectro. Ofrece alta seguridad yconfidencialidad debido a la utilización de técnicas que permiten acercarse a la

capacidad máxima del canal. UMTS permite acceso múltiple de eficacia máxima

mientras no coincidan las secuencias de saltos.

3.1.1. HSCSD Vs GPRS

Tabla 4. HSCSD Vs GPRS

HSCSD GPRS

Velocidad durante una sesión de transmisión de datos

La velocidad siemprepermanece constante, debido a quecada usuario utiliza un canal a lavez.

La velocidad varia dependiendo de la cantidad deinformación enviada/recibida. Entre mayor cantidadde información se transmita, menor velocidad. Estose debe a que los usuarios comparten los canales

Transmisión de archivos electrónicos e e-mail

Es recomendable paratransmitir/recibir archivoselectrónicos grandes e e-mail conarchivos adjuntos.

Es más conveniente para transmitir archivospequeños, e-mail de texto debido a que latransmisión de archivos grandes puede llevar muchotiempo.

Navegación en Internet y WAP

Es más conveniente para navegar enInternet con un propósito biendefinido, por ejemplo, leer un e-mail o buscar información específicaen una pagina Web.

Recomendable para WAP. En Web es masconveniente si se busca información o leer noticias,ya que no importa cuanto tiempo tome buscar o leer,únicamente se paga por cantidad de datostransmitidos.

3.2. Transmisión de datos en GSM

El sistema celular GSM ofrece las tecnologías de transmisión de datos más

importantes y presenta una evolución desde HSCSD hasta EDGE. Esta evolución se

centra en el aumento de las velocidades de transmisión.



52

Tabla 5. Evolución datos GSM

3.3. Operadores Nacionales

Para implementar la transferencia de datos a través de las redes celulares es

necesario tener en cuenta los servicios, planes y equipos que ofrecen los

operadores de telefonía celular en Colombia, de esta forma se puede escoger el

mejor servicio y la mejor opción para la aplicación que se necesite, en este caso

para el UAV.

Los operadores celulares ofrecen una amplia gama de servicios y planes

dependiendo de la cantidad de datos que se transmitan, por lo general los planes



53

están divididos por paquetes que incluyen una cantidad de información

determinada.

3.3.1. Servicios De Datos COMCEL El servicio de datos comcel esta basado en

tecnología GPRS, la cual esta activa en cualquier plan pospago COMCEL. Esta

tecnología ofrece:

• Acceso al servicio en toda la zona de cobertura COMCEL 3GSM.

•

Como usuario de COMCEL se pueden recibir llamadas de voz mientras estáconectado.

• Además el cobro se realiza con base en la cantidad de información

enviada/recibida.

Ahora es posible disfrutar de esta tecnología. El servicioGPRS ya está activo en

cualquier celular 3GSM, No es necesario realizar ninguna solicitud para acceder

desde el celular a Internet y a WAP. La tarifa es de $15 + IVA por KB.

COMCEL también ofrece paquetes de GPRS con tarifas más económicas y

cantidad de información limitada para controlar el envío de información

Tabla 6. Servicios de paquetes de datos para clientes personales

Servicio Cargo fijo mensual Kilobytes incluidos Valor KB. adicional

DATOS 3 $12.000 + IVA 3 Megas (3.072 kbytes) $9.5 + IVA

DATOS 7 $25.000 + IVA 7 Megas (7.168 kbytes) $9.0 + IVADATOS 10 $33.000 + IVA 10 Megas (10.240 kbytes) $8.0 + IVA





54

Tabla 7. Servicios de paquetes de datos para clientes corporativos

Servicio Cargo fijo mensual Kilobytes incluidos Valor KB. adicional

DATOS CORP 8 $20.000 + IVA 8 Megas (8.192 kbytes) $8.0 + IVA





• Estos servicios están destinados para usuarios pospago GSM que requieran

navegar por WAP o INTERNET con su celular.

• Se activa como servicio adicional a la línea de voz.

• Los equipos SIEMENS A56, NOKIA 1100, y SONY-ERICSSON T106 no tienen

la funcionalidad GPRS por lo que no permitirán navegar en WAP ni Internet.

• Los Kilobytes incluidos no son acumulables mes a mes.

•

Equipos Especiales Para Datos COMCEL ofrece un servicio especial detransmisión de datos con equipos especiales disponibles para conectar al portátil

y para diferentes aplicaciones en la industria. Este servicio se conoce como

DATUM-COMCEL que ofrece diferentes equipos especiales para la transmisión de

datos y diferentes tecnologías de funcionamiento.

- Enfora GSM 1218 Enfora SA-GL es un MODEM inalámbrico IP (GSM/GPRS)

económico y compacto. Puede recibir prácticamente cualquier dispositivo que

tenga puerto serial, soporta Windows 98, 2000 Professional y XP. Es totalmente

portátil y funciona bajo condiciones ambientales extremas gracias a su sólida

cubierta.



55

Figura 26. Enfora GSM 1218Fuente: https://www.enfora.com/shop/detail.aspx?ID=35

- Enfora GSM 2208 El enfora MT-G es un dispositivo inalámbrico IP

(GSM/GPRS) especial para el seguimiento de vehículos. El enfora MT-G combina la

potencia de la generación 2.5 de la telefonía celular con la localización a través de

GPS. Posee puerto inalámbrico de voz y datos para transmisión de datos, e-mail y

voz.

Figura 27. Enfora GSM 2208Fuente: https://www.enfora.com/shop/detail.aspx?ID=35

- Tarjeta para PC GC83 GPRS/EDGE La tarjeta para computadora GC83

GPRS/EDGE es una herramienta de comunicación de datos que proporciona

accesibilidad inalámbrica, altas velocidades de transferencia de datos y verdadera

movilidad global. La GC83 ofrece potencia y facilidad para navegar en Internet,



56

descargar archivos adjuntos, conectarse a redes corporativas y administrar correos

electrónicos desde prácticamente cualquier parte.

Figura 28. Tarjeta para PC GC83Fuente:http://www.sonyericsson.com/spg.jsp?cc=co&lc=es&ver=4000&template=pp1_loader&php=php1_10153&zone=pp&lm=pp5_1&pid=10153

Las plataformas que admite la GC83 son Windows 98SE, Me, 2000 y XP. En el CD-

ROM que se incluye en el paquete GC83 se encuentra todo lo necesario para

comenzar, configurar y administrar la tarjeta para PC GC83.

Este dispositivo funciona en una banda triple de frecuencias de GSM, ya que

soporta bandas de 850, 1800 y 1900 Mhz. Además soporta dos tecnologías

diferentes para la transmisión de datos, EDGE y GPRS, con cada una de las

tecnologías se logran diferentes velocidades de transmisión:

GPRS

Clase 10 (4+2, máx. 5), CS (1-4)

• Hasta 53,6 Kbps descendente (recepción)

• Hasta 26,8 Kbps ascendente (envío)



57

EDGE

Clase 10 (4+2, máx. 5)



- Tarjeta para PC EDGE GC82 El primer producto EDGE de Sony Ericsson, la

tarjeta PC GC82, proporciona a los usuarios de ordenadores portátiles una de las

formas más rápidas y cómodas de acceder de forma inalámbrica a Internet y a

redes intranets corporativas. Se trata del primer paso que se sirve de las redes 3G

y ofrece un rendimiento hasta tres veces más rápido que GPRS (Servicio general

de radio por paquetes). Esta tarjeta PC EDGE es de doble banda y puede utilizarse

en cualquier lugar en donde se admitan redes GSM 850/1900 MHz.

Figura 29. Tarjeta para PC GC82Fuente:http://www.sonyericsson.com/spg.jsp?cc=co&lc=es&ver=4000&template=pp1_loader&php=php1_10049&zone=pp&lm=pp5_1&pid=10049

Es Compatible con MS Windows® 98SE / Me / 2000 (SP2) / XP y permite

velocidades mucho mayores a las de GPRS.





58

- Tarjeta para PC NOKIA D311

La tarjeta de radio Nokia D311 incorpora las tecnologías ampliamente disponibles

GPRS y WiFi (802.11b WLAN) en una misma tarjeta para PC. Es ideal para el

profesional móvil que utiliza un ordenador portátil o una agenda portátil.

Figura 30. Tarjeta para PC NOKIA D311Fuente:http://www.nokiausa.com/support/enhancement/main/1,3051,product:D311,00.html

Las características principales de la tarjeta son:

• Tarjeta de radio multimodo (tarjeta de PC Tipo II) para ordenadores

portátiles y agendas portátiles (PDA) compatibles.

• GSM 850/1900.

• GPRS, datos GSM y red LAN inalámbrica (norma Wi-Fi, IEEE 802.11b).

• Antena interna.

• No necesita recarga (alimentación a través del PC).

• Conexión de datos móvil a través de GPRS, datos GSM o LAN inalámbrica,

en función de la disponibilidad de la red

• Aplicación de SMS/Chat y fax GSM

• Compatible con aparatos portátiles equipados con ranura para tarjeta de PC

tipo II

Las velocidades de conexión varían dependiendo de la tecnología que se utilice:



59

- Hasta 40,2 Kbps en redes GPRS.

- Hasta 14,4 Kbps en redes GSM.- Hasta 11 Mbps en redes LAN inalámbricas.

• Precios de equipos Los precios de los equipos que se ofrecen dependen

del plan de datos que se seleccione para el equipo, a continuación se exponen los

precios en una tabla

Tabla 8. Precios de equipos especiales COMCEL

planes NOKIA D311 Enfora SAGLGSM 1218

Sony Ericsson GC82 Enfora MTGGSM2208

Datos 5 $ 219.000 $ 169.000 $ 219.000 $ 379.000

Datos 10 $ 219.000 $ 169.000 $ 219.000 $ 379.000

Datos 20 $ 169.000 $ 119.000 $ 169.000 $ 329.000

Datos 50 $0 $0 $0 $ 39.000

Datos 100 $0 $0 $0 $ 39.000

Datos 300 $0 $0 $0 $ 39.000

3.3.2. Servicios de datos MOVISTAR MOVISTAR cuenta con servicios de

transmisión de datos básicamente desde una conexión a Internet. Los planes

existentes se facturan por tiempo de conexión y por volumen de información, por

esto existen dos formas de escoger los planes.



60

Tabla 9. Planes facturados por tiempo de conexión

Tabla 10. Planes facturados por Kbytes transmitidos

• Tarjeta G-TRAN

Figura 31. Tarjeta G-TRANFuente: http://articulo.mercadolibre.com.ve/MLV-3906253--_JM



61

Es una tarjeta que se conecta al portátil para establecer conexiones inalámbricas y

transmitir datos tiene las mismas características de un MODEM y se instalafácilmente al computador, maneja velocidades de 128 Kbps y es ideal para

conectarse a Internet desde cualquier lugar.

A continuación se muestra una tabla con los precios de la tarjeta dependiendo del

plan de datos.

Tabla 11. Precios de la tarjeta según el plan

• Transmisión de datos a través de CDMA 1x y 1xEV-DO Con la

tecnología CDMA 2000 1x Telefónica Móviles proporciona un acceso inalámbrico

veloz a Internet e intranet, basados en el protocolo TCP/IP, utilizando el celular

como medio de transmisión de datos sin la necesidad de MODEM desde cualquier

PC, laptop o PDA.

Este servicio permite conectarse a velocidades de hasta 153.6 Kbps con cobertura

nacional, excepto en poblaciones de pocos habitantes y zonas rurales muy alejadas

de la ciudad.

Con la nueva tecnología CDMA-2000 1XEV-DO es posible establecer una

transmisión de datos con velocidades que alcanzan hasta 2,4 Mbps (downlink) y

153.6 Kbps (uplink).

La infraestructura de esta tecnología permite una conexión de datos altamente

segura y soporta aplicaciones como video conferencia, video streaming, y también



62

descarga y transferencia de archivos, como por ejemplo: música y videos en pocos

segundos.Para disponer de este servicio solo se necesita una G-tran, G-tran EV-DO o un

cable de datos para el modelo del celular movistar de tercera generación que se

utilice.

3.3.3. Servicios de datos OLA

• Mensajes de texto OLA Este servicio permite enviar mensajes hasta de

160 caracteres desde un móvil OLA hacia cualquier otro teléfono móvil OLA y

otros operadores que tengan acuerdos con OLA. A través de este servicio se

tiene acceso a información de noticias, finanzas y entretenimiento.

El servicio está disponible para todos los usuarios OLA. El servicio viene activado

para los usuarios Pospago. Los usuarios prepago deben solicitarlo llamando al

*300 ó visitando una de las tiendas OLA. El procedimiento para activar el servicio,depende del modelo del móvil OLA.

• OLA interactivo Este servicio permite convertir el móvil OLA en una

herramienta para navegar por Internet en cualquier momento y lugar. A través de

OLA Interactivo, se puede enviar un OLA Beeper (mensajes de texto), realizar

transacciones bancarias, recibir noticias, entretenimiento, y hasta realizar

compras en línea.

•

OLA WEB (acceso a Internet) OLA, con su tecnología GSM, ofrece laposibilidad de utilizar su red, a través del móvil OLA conectado al computador o

agenda electrónica y además permite navegar en Internet. Es posible conectar el

computador portátil o PDA al móvil ola a través del puerto infrarrojo o cable de

datos especial.



63

Tabla 12. Tarifas de datos OLA

3.4. Equipos

En el mercado se encuentran gran variedad de equipos que manejan varias

tecnologías y tienen disponibilidad de transmitir datos, además de servir como

MODEM para conexión al computador portátil. A continuación se muestran algunos

de los mejores equipos que poseen estas características y están disponibles a

través de los operadores nacionales de telefonía celular.

- Sony ericsson

• Sony Ericsson p800 Este teléfono además de ofrecer beneficios como: cámara,

reproductor de mp3 y agenda electrónica integrada, hace posible también la

comunicación a través de los datos, esta diseñado para navegar en Internet,

enviar y recibir e-mails con archivos adjuntos. Esta equipado con tecnología

bluetooth para conectarse sin cables con computadoras, impresoras, cámaras ymas. También es compatible con tecnología symbian OS, java y C++, para

instalarle nuevas aplicaciones útiles.

Las comunicaciones de este dispositivo se efectúan a través de tecnologías GPRS,

HSCSD o CSD proporcionando las capacidades de cada una de las tecnologías en

cuanto a velocidad y calidad de transmisión.



64

Figura 32. Sony Ericsson p800Fuente: http://www.ola.com.co/formas/592/Sony%20Ericsson%20P800.pdf

• Tarjetas para PC Sony Ericsson

Sony Ericsson proporciona una gama de productos de comunicación de datos

inalámbricos. Las tarjetas para computadora admiten las tecnologías

CSD/HSCSD, GPRS, WiFi o incluso EDGE. Soluciones potentes para acceder a

Internet, intranet, correo electrónico y a la red corporativa. (En la sección anterior

se muestran las tarjetas disponibles).

- NOKIA

• NOKIA 6020 El teléfono Nokia 6020 ofrece una gran variedad de funciones

prácticas para su uso cotidiano, como son la agenda, el reloj, la alarma, la radio

y la cámara integrada. El teléfono admite:

Mensajes multimedia (MMS).

Mensajes instantáneos (Chat).



65

Sonido polifónico (MIDI) que consta de varios componentes de sonido que

se reproducen al mismo tiempo. El teléfono admite el formato ScalablePolyphonic MIDI (SP-MIDI).

Aplicación de correo electrónico.

Avisos acústicos para comprobar el estado de la batería y de la red

mediante señales acústicas.

Contactos con información de presencia.

EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution), E (GPRS).

Java 2 Micro Edition, J2METM. Navegador XHTML.

Figura 33. NOKIA 6020Fuente:http://www.ola.com.co/secciones/OLAC/HOME/PP/PER/TE/doc_211_HTML.html?idDocumento=211

• NOKIA 6100 Utiliza las tecnologías WAP y GPRS para establecer la

transmisión de datos y la conexión a la red.



66

Figura 34. NOKIA 6100Fuente:http://www.ola.com.co/secciones/OLAC/HOME/PP/PER/TE/doc_211_HTML.html?idDocumento=211

- SAMSUNG

• Samsung SGH – X427 Maneja las comunicaciones con tecnología GPRS, es

útil para el acceso rápido a Internet vía WAP, navegar en la red, enviar y recibir

e – mails. Este móvil puede usarse como MODEM para PC, ideal para conectar

el computador portátil a Internet en el momento que se necesite.

Figura 35. Samsung SGH-X427Fuente:http://www.ola.com.co/secciones/OLAC/HOME/PP/PER/TE/doc_215_HTML.html?idDocumento=215



67



68

4. POSIBILIDADES DE IMPLEMENTACION EN EL PROYECTO UAV

4.1. tecnologías y equipos viables para establecer la comunicación

• tecnología. Después de analizar las diferentes tecnologías de transmisión

de datos y teniendo en cuenta la disponibilidad de los operadores nacionales el

sistema de comunicación celular mas optimo para la transmisión es EDGE, que esuna evolución de los sistemas GSM y GPRS. Esta tecnología ofrece características

de las dos tecnologías, incluyendo la transmisión por conmutación de circuitos

(ECSD - Enhanced Circuit Switched Data) con tres canales nuevos de tráfico y

también conmutación por paquetes como en la tecnología GPRS (EGPRS).

Gracias a la combinación de dos tecnologías EDGE ofrece la posibilidad de

aumentar tanto la velocidad de transmisión como la capacidad de los datos

transmitidos, es decir se puede establecer una conexión continua, de altavelocidad y transmitir paquetes mas pesados de información, permitiendo así la

transmisión de imágenes y video a través de la red.

- velocidades EDGE

Velocidad máxima teórica. De 384 a 2000 Kbps.

Velocidad máxima real. 100 Kbps.

Lo anterior se define teniendo en cuenta que los avances en el país en la tercera

generación de telefonía celular han sido muy pocos, sin embargo cabe aclarar que

para la aplicación (UAV) es mas optima la tecnología UMTS/WCDMA, esta

tecnología utiliza dos modos de operación, FDD y TDD para recintos cerrados,

esto constituye la solución llamada UTRA que amplia las posibilidades de

cobertura.



69

Debido a que la arquitectura del sistema se basa en una estructura de capas de

células, permite establecer comunicación de acuerdo al tipo de conexión y a ladistancia y características del enlace, esto hace posible ofrecer servicios en

cualquier parte del mundo ajustándose a las densidades de tráfico, y diferentes

entornos geográficos.

Esta tecnología es ideal para el sistema de monitoreo remoto, ya que se ajusta a

las necesidades geográficas y a la movilidad del UAV, las Mega células y macro

células del sistema brindan cobertura a zonas con baja capacidad de trafico, através del uso de satélites no geoestacionarios, sobre todo las mega células

soportan altas velocidades de estaciones móviles lo cual es muy conveniente para

el UAV.

- Equipos. Lo ideal para el UAV seria usar un equipo liviano y de fácil manejo

como un teléfono celular, es posible utilizar cualquier tipo de teléfono paraestablecer la comunicación, sin embargo, es mas optimo y seguro utilizar equipos

especializados para transmisión de datos ya que brindan la posibilidad de

interactuar con un PC y se enfocan en una sola función. Los equipos adecuados

son las tarjetas para PC que soportan la tecnología GPRS/EDGE:

• Tarjeta para PC GC83 GPRS/EDGE ó GC82 EDGE





70

4.2. Principales dificultades a la hora de establecer la comunicación

A la hora de analizar las posibilidades de transmisión utilizando las plataformas

celulares disponibles a través de los operadores celulares en el país surgen varias

dificultades para establecer la comunicación y mantenerla constante. Estas

dificultades son básicamente debidas a los radios de cobertura y patrones de

radiación inadecuados para la aplicación ya que la altura a la que vuela el avión

supera por mucho la altura máxima a la que se encuentran estas antenas. Esto

genera la inconstancia en la disponibilidad de señal para transmitir los datos,

además aumenta la complejidad en la implementación física del sistema de

comunicaciones, teniendo la necesidad de agregar dispositivos adicionales en dicha

implementación. Otra de las dificultades es analizar que tanta capacidad de

difracción tiene la onda que transmiten las antenas y que tanta potencia se pierde,

ya que ante grandes obstáculos, como montañas, se hace mucho más difícil la

cobertura de la señal. Esto implica que la recepción de señal del UAV debe ser

muy buena y amplificada para cuando se presenten decrementos de potencia en la

recepción de la señal.

4.2.1. Patrones de radiación y cobertura de las antenas Los servicios de

comunicaciones utilizan diferentes tipos de antenas según su frecuencia de

operación y el cubrimiento geográfico deseado. Los patrones de radiación de una

antena pueden verse modificados por otras fuentes de emisiones radioeléctricas e

incluso llegar a ser anulados. Para la instalación de una antena el operador hace

un estudio previo de interferencia que garantice la correcta operación de su

sistema.

Para escoger una antena en determinado tipo de comunicación se tienen en

cuenta diferentes parámetros como: impedancia, eficiencia, intensidad de

radiación, diagrama de radiación, etc.



71

El diagrama de radiación representa las propiedades de radiación de la antena en

función de las distintas direcciones del espacio; a una distancia fija, larepresentación puede realizarse a partir del campo eléctrico o magnético y se

puede representar en forma tridimensional o haciendo un corte bidimensional, el

cual en este caso se representaría en coordenadas polares o cartesianas.

En coordenadas polares el ángulo en el diagrama representa la dirección del

espacio, mientras que el radio representa la intensidad del campo eléctrico o la

densidad de potencia radiada; en coordenadas cartesianas se representa el ángulo

en abscisas y el campo o la densidad de potencia en ordenadas.La representación en coordenadas cartesianas permite observar detalles de

antenas muy directivas mientras que el diagrama polar suministra una información

mas clara de la distribución de la potencia en las diferentes direcciones del

espacio.

Figura 36. Representación tridimensional de los campos radiados poruna antena y sus planos de corte

Fuente:http://www.upv.es/antenas/Tema_1/sistema_de_coordenadas_esferico.htm



72

Figura 37. Cortes bidimensionales del patrón de radiaciónFuente:http://www.upv.es/antenas/Tema_1/sistema_de_coordenadas_esferico.htm

Los patrones de radiación nos indican además la cobertura de una antena y es

muy importante a la hora de escoger la mejor opción para determinada aplicación.

Para aplicaciones de telefonía celular es importante tener en cuenta el campo decobertura, y la directividad de la antena, ya que lo que se busca es un radio

grande de cobertura y radiación en todas las direcciones posibles. Las antenas más

utilizadas en los sistemas de telefonía celular son las directivas con muy poca

apertura vertical y gran apertura horizontal (120o), su patrón de radiación es

prácticamente horizontal.

• Análisis del problema Las antenas utilizadas en las estaciones base delas redes celulares tienen un patrón de radiación básicamente horizontal y que

pierde potencia en la radiación vertical. Si se observa la figura 39, se nota el

patrón de propagación circular que aumenta la cobertura celular limitando la

antena a establecer una radiación en su plano transversal, es decir una radiación

prácticamente horizontal.



73

Figura 38. Radiación de una antena (vista lateral)Fuente:www.normatividadantenas.gov.co/documentos/Documentos_tecnicos/antenasBasico.ppt

En la figura 38 las líneas grises representan hasta dónde la señal es emitida. Esto

quiere decir que realmente estas antenas no emiten señal en todas las direcciones,

sino más bien sobre su propio plano es donde se conseguirá la máxima potencia.

Una cosa que pasa de forma bastante habitual, es que se pone la antena en un

lugar muy alto, y luego a la altura de la calle no llega la señal, queda claro con

este dibujo que es lo que está pasando: la señal no llega porque la antena tiene

cobertura sólo sobre su mismo plano.

El problema que se enfrenta con el UAV consiste en la falta de cobertura de las

antenas debido a la altura a la que vuela el avión. Si se requiere una altura de

vuelo de 1000 pies (304.8 m) mínimo, sería necesario que las antenas estuvieran

ubicadas mas o menos a esa altura para que el patrón de radiación abarque la

zona de vuelo del UAV, sin embargo las torres de estaciones base alcanzan

máximo una altura de 180 metros haciendo que se dificulte la cobertura para eldispositivo de transmisión instalado en el UAV.



74

Figura 39. Torres utilizadas para estaciones baseFuente:www.normatividadantenas.gov.co/documentos/Documentos_tecnicos/antenasBasico.ppt

4.2.2. Difracción de la antena Las características eléctricas de la tierra y su

orografía influyen en la propagación de las ondas electromagnéticas. Al incidir una

onda electromagnética sobre la tierra se produce una reflexión. La superposición

de la onda directa y la reflejada, da lugar a la llamada onda de espacio. La

formación de la onda de espacio puede ser constructiva o destructiva en función

de las fases de la onda directiva y la reflejada, lo que puede resultar en variaciones

apreciables de la potencia recibida respecto al valor esperado en espacio libre. La

presencia de obstáculos y la propia esfericidad de la tierra limitan la visibilidad

entre antena transmisora y receptora. Al pasar una onda electromagnética cerca

de un obstáculo se produce un fenómeno de difracción por el cual el obstáculo

rerradía parte de la energía interceptada. La difracción posibilita la reflexión aún en



75

el caso de que no exista visibilidad, si bien con una atenuación adicional respecto

al espacio libre. Para establecer un enlace entre dos antenas es necesario tener en cuenta aspectos

que determinan la calidad de dicho enlace, esta calidad depende en mayor parte

de la potencia de radiación que llega al receptor y que esta determinada por las

condiciones de transmisión del enlace. El aspecto más importante a analizar es el

de los obstáculos grandes que se interponen en la línea de vista de las antenas,

para analizar este problema se utiliza la teoría del elipsoide de Fresnel y las zonas

de transmisión, Una explicación rápida y simple del rol del elipsoide Fresnel enpropagación de radio es ver el efecto como un "tubo" virtual donde la mayoría de

la energía viaja entre un sitio transmisor y receptor. Por lo que para evitar pérdidas

NO debería haber obstáculos dentro de esta zona (región prohibida) porque un

obstáculo alterará "el flujo de energía".

Figura 40. Elipsoide de FresnelFuente: http://www.riskinformatica.com/calculo.php

Cuando un obstáculo está ubicado entre el transmisor y el receptor y obstaculiza la

línea de vista de las antenas, sigue pasando un poco de energía a través de las

antenas gracias al fenómeno de difracción en el borde superior del obstáculo.

Cuanta más alta sea la frecuencia de transmisión más alta será la pérdida.



76

Figura 41. Fenómeno de difracciónFuente: http://www.riskinformatica.com/calculo.php

Es importante estudiar el fenómeno de difracción para analizar las posibilidades de

establecer la comunicación entre cualquiera de las antenas de una red celular y el

UAV, ya que debido a que las ondas transmitidas son de radiofrecuencia implican

frecuencias muy altas, generando así mayores pérdidas por difracción en la

transmisión de la señal. Las pérdidas en la transmisión dependen de muchos

factores como la frecuencia de la señal, la ganancia de la antena y la potencia de

transmisión, entonces teniendo en cuenta que en algunas zonas del recorrido se

pueden presentar grandes obstáculos se presentarían grandes pérdidas en la

señal, generando sitios de cobertura nula para la recepción.



77

5. CONCLUSIONES

• La telefonía celular ofrece gran variedad de tecnologías de gran utilidad para

implementar la transmisión de datos en un sistema de comunicaciones en el

que sea necesaria la comunicación constante y en tiempo real.

• La velocidad de la transmisión varia dependiendo de la tecnología

implementada, en Colombia el servicio de tecnología mas reciente es EDGE

que ofrece velocidades de transmisión entre 120 y 250 Kbps

aproximadamente, otra tecnología no tan reciente es GPRS que ofrece

velocidades entre 25 y 55 Kbps aproximadamente, estas velocidades soportan

gran cantidad de aplicaciones y transmisión casi en tiempo real de paquetes de

datos, ofreciendo sistemas de comunicación mas rápidos y eficientes. Las

velocidades ofrecidas por el sistema celular son adecuadas para implementar en

el sistema de comunicaciones del UAV ya que soporta la transmisión de

imágenes y videos cortos a través de las tecnologías mencionadas

anteriormente.

• Para llevar a cabo la transmisión utilizando las redes celulares, es necesario

tener en cuenta que las empresas de telefonía celular concentran su cobertura

y servicios en las grandes ciudades y poblaciones de una cantidad de

habitantes considerable, ya que el sistema de monitoreo de las líneas se

desplazará mas que todo en una zona rural y de difícil acceso, es complicado

acceder a la cobertura de las redes en estos lugares apartados de la civilización.

Para establecer una comunicación constante con el UAV es imperativo una

cobertura que garantice la comunicación continua, teniendo en cuenta que es

necesario obtener datos constantes tanto del estado de la línea como del



78

estado del avión, resulta difícil y costoso reestructurar toda la red celular para

garantizar la cobertura.

• La implementación de un sistema de redes celulares para transmitir datos es

muy útil cuando se habla de aplicaciones en las ciudades y en tierra, ya que el

patrón de radiación de las antenas utilizadas en las BTS es básicamente

horizontal y concentra su potencia hacia el suelo, cuando se piensa en la

implementación de este sistema en un dispositivo volador en movimiento se

presenta la dificultad de obtener potencia de radiación de las antenas celularesa la altura de vuelo (300 mts aprox). Para estar en la zona de cobertura de la

BTS se necesitaría una antena muy directiva ubicada en el UAV que además se

mueva y busque el sitio en el que se recibe mas potencia de la BTS, sin

embargo la potencia de radiación nunca va a llegar a un valor elevado,

teniendo en cuenta que la mayoría de potencia se radia hacia el suelo, donde

se concentra la mayor parte de la población. Teniendo en cuenta lo anterior la

garantía de establecer una buena comunicación entre el UAV y la base decontrol es muy baja ya que la potencia de transmisión no es la más adecuada y

disminuiría la velocidad y la eficiencia de la comunicación.

• Para establecer la comunicación más eficiente es necesario olvidarse de las

comunicaciones en tierra a través de antenas y pensar en posibilidades

satelitales. Algunas BTS implementadas en las redes celulares ofrecen una

plataforma que se comunica con los móviles de forma satelital, así el móvil nonecesita estar dentro del área de cobertura de una antena ya que la señal llega

a la BTS a través del satélite. Esta posibilidad resulta muy costosa debido a la

contratación de los servicios satelitales, sin embargo, es la solución mas viable

para la comunicación del UAV.



79

BIBLIOGRAFIA

GARCIA, Juan Luís y LONDOÑO, José. GPRS General Packet Radio Services.Medellín 2004. Tesis (ingeniero electrónico). Universidad Pontificia Bolivariana.Facultad de Ingeniería electrónica.

MORALES MUÑOZ, Catalina. Antenas inteligentes en sistemas de comunicacionesmóviles. Medellín 2004. Tesis (ingeniero electrónico). Universidad PontificiaBolivariana. Facultad de ingeniería electrónica.

VERA, Arturo. Sistemas celulares de tercera generación [en línea]. 1. ed. Caracas Venezuela: 2001.http://www.monografias.com/trabajos15/telefonia-celular/telefonia-celular.shtml [consulta: 5 de marzo: 2005]. mailto:[email protected]

LLAMAZARES, Juan Carlos, GPRS un nuevo servicio de telefonía móvil [en línea].1. ed. Barcelona España: 2003 http://www.ecojoven.com/02102000/gprs.html

[consulta: 12de abril: 2005]. malito: [email protected].

DUARTE SOARES, Marlinson, La evolución de las redes rumbo a la tercerageneración (GSM/GPRS/EDGE/UMTS) [en línea]. 1. ed. Brasil: 2003.http://www.frecuenciaonline.com/espanol/mostrarnoticia.php?id=39&noticiaid=168#[Consulta: 12 de abril: 2005].

JIMENEZ, José Juan. Evolución e historia de la telefonía celular [en línea]. 1.

ed Yucatán México: 2003.http://www.monografias.com/trabajos14/celularhist/celularhist.shtml [Consulta: 20 de marzo: 2005].

NOKIA. Tarjeta para PC D211 [en línea]. España: 2004.http://www.nokia.es/telefonos/modelos/nokiad211/acerca_idd211.jsp [Consulta: 5 de marzo: 2005].

Sony Ericsson. Tarjeta Para PC GC82 [en línea].http://www.sonyericsson.com/spg.jsp?cc=co&lc=es&ver=4000&template=pp5&zo

ne=pp&lm=pp5> [consulta: 5 de marzo: 2005].



80

CDG CDMA development group. 2G – CDMAone [en línea]. USA: 2000.http://www.cdg.org/technology/2g.asp [consulta: 15 de marzo: 2005].

International Engineering Consortium. Global system for mobile communications(GSM) [en línea]. USA: 2002. http://www.iec.org/online/tutorials/gsm/index.html [consulta: 8 de marzo: 2005].

Universidad Politécnica de Valencia (UPV). Diagrama de radiación de antenas [en

linea]. Valencia Epaña: 2001http://www.upv.es/antenas/Tema_1/diagramas_de_radiacion.htm [Consulta: 10 de marzo: 2005]



81

ANEXOS

ANEXO A: PROYECTO DE TRABAJO DE GRADO

Anteproyecto De Trabajo De Grado

15 de Febrero de 2005Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Universidad Pontificia Bolivariana

Transmisión inalámbrica de datos a través de sistemas celulares

Proyecto de Iinvestigación y Diseño de un Sistema Automático de Inspección

Remota para Líneas de Transmisión de Energía Eléctrica.

Graduando

Diana Carolina Pinilla Arrieta CC: 39191917 de la ceja AntioquiaTEL: 3137005 e-mail: [email protected]

Director

Oscar Carino Salazar Gómez Docente de la Universidad PontificiaTEL: 2827167 Bolivariana4159020 Ext. 6750 e-mail: [email protected]

Asesor:

Oscar Jairo Cardona Villegas Docente de la Universidad PontificiaTEL: 4159020 Ext. 9595 Bolivariana

e-mail: [email protected]



82

INVOLUCRADOS

Director:

Oscar Carino Salazar Ingeniero electrónico UPBInvestigador y docente interno UPB, medio tiempoTEL. 2 82 71 67TEL. 4 15 90 20 ext. 6750 (laboratorio)

Asesor:

Oscar Cardona Villegas

Ingeniero electrónico UPBEspecialista en Telecomunicaciones.Investigador y Docente interno UPB tiempo completo.TEL. 4 15 90 20 ext.9595

Estudiante:

Diana Carolina Pinilla, Estudiante de décimo semestre de ingeniería electrónicade la universidad pontificia bolivariana

ModalidadEl trabajo de grado se desarrollará bajo la modalidad de asistencia a lainvestigación

Tema del proyectoEl trabajo consiste básicamente en ser un apoyo investigativo en el proyecto quese desarrolla para ISA, el cual consiste en un sistema de comunicacionesinalámbricas a través de un robot móvil para inspección de línea de transmisiónde potencia. Dicho proyecto abarca varias ramas de la electrónica, básicamente laparte de comunicaciones inalámbricas y transmisión de datos, además de formas

de monitoreo visual como mini cámaras digitales, a su vez las comunicacionesinalámbricas se desarrollan con varios métodos. El objetivo de este proyectoespecíficamente es manejar la investigación y documentación de la parte detransmisión inalámbrica de datos a través de celulares, teniendo en cuenta lasdiferentes tecnologías y las últimas que se han desarrollado, además del bajocosto de estas. Se debe presentar en la documentación final las formas masoptimas de transmisión en cuanto a velocidad, facilidad de implementación y bajocosto.Se presentará el contenido total de la investigación en una monografía queincluirá explicaciones introductorias del manejo de las redes celulares y todos loselementos que llevan a que sea una buena opción para transmitir datos, además

de las diferentes tecnologías desarrolladas en este campo.



83

Distribución porcentual del trabajo

Distribución porcentual por áreas

áreas Transmisión digital Comunicaciones especiales Redes de datos% 60% 10% 30%

AntecedentesAcerca de la transmisión de datos a través de celulares se ha investigado mucho ycada día surgen grandes adelantos y desarrollo de tecnologías que permiten unabuena comunicación para dicha transmisión, las velocidades alcanzadas son cadavez mayores y generan un progreso constante en los sistemas de transmisión ycomunicaciones de los teléfonos celulares.Esta forma inalámbrica de enviar y recibir archivos esta siendo aprovechada endiferentes campos de la industria y en la cotidianidad de las personas, Una de lasaplicaciones mas utilizada es la de conexión a Internet para cualquier ordenador portátil. El portátil se conecta por infrarrojos (IRDA) o vía radio (Bluetooth) al móvil,y el móvil se conecta a Internet. No es necesario un cable y no habrá problemasde conectores incompatibles en los hoteles de ningún país del mundo. Gracias a latecnología GPRS que permite estar en conexión constante a Internet se puedetener acceso en cualquier momento a la redProporcionando la posibilidad por ejemplo de indicar al móvil que se tiene interésde comprar acciones de determinada empresa si bajan de los 25 euros. Comoestá conectado continuamente, cuando detecta que han bajado, sonará o vibrará ycon él se podrá efectuar la compra.La transmisión de archivos e información utilizando este sistema tienen infinidad

de aplicaciones y esta comprobado que proporciona un excelente soporte yfacilidades de comunicación además de altas velocidades de transmisión deacuerdo al equipo al que se tenga acceso.Teniendo en cuenta esta garantía se ha escogido este sistema decomunicaciones para implementarse en el proyecto de monitoreo de líneas depotencia, ya que se tienen buenas referencias, estudios y documentación acercade estas tecnologías que están revolucionando el mundo de las comunicaciones.

Tipo de trabajo Teórico PracticoBúsqueda bibliográficaInvestigaciónredacción

Asistente a la investigación

% 70% 30%



84

Objetivos

Objetivo general

Investigar y documentar todo lo concerniente con la transmisión de datos a travésde celulares incluyendo las tecnologías mas optimas, su funcionamiento y comose desarrollan en el medio, además de una explicación detallada delfuncionamiento de los celulares, las redes y líneas de transmisión que utilizan ensu funcionamiento. Estos datos serán utilizados en el desarrollo del proyecto demonitoreo de las líneas de potencia que esta siendo desarrollado por launiversidad pontificia bolivariana para ISA.

Objetivos específicos:

1. investigar y documentar el funcionamiento general de las redes celulares,explicando de una forma didáctica clara y concisa que pueda ser comprendida por cualquier persona.

2. investigar y exponer las posibilidades de implementar la transmisión através de redes celulares, teniendo en cuenta las limitantes y dificultadesque presentan las redes celulares en el país.

3. seleccionar las tecnologías mas optimas de mayor velocidad para llevar acabo la transmisión, así como los equipos y dispositivos que se acomodana las necesidades del UAV.

Justificación y beneficios

A medida que se amplían las redes de transmisión de energía se ha hecho másdifícil la vigilancia y el mantenimiento de estas ya que se concentran básicamenteen lugares inasequibles para las personas, además de ser lugares peligrosos

debido a la situación actual del país.

Por esto se pensó en desarrollar un sistema de monitoreo remoto para las líneasde transmisión. Un convenio entre ISA, conciencias y UPB esta desarrollando unrobot encargado de esta tarea. El proyecto consiste en un sistema autónomo quese desplaza en un tramo de la línea y tiene capacidad de enviar información sobreel estado de esta. El desarrollo del proyecto comprende diferentes áreas de laelectrónica entre las que se encuentran las telecomunicaciones. El proyecto estadirigido por el Grupo de investigación, desarrollo y aplicación enTelecomunicaciones e informática GIDATI de la Universidad PontificiaBolivariana y esta distribuido en diferentes grupos que se clasifican de acuerdo al

tipo de comunicación, videocámaras inalámbricas, GPS y sistemas inalámbricos



85

de comunicación de datos, este ultimo grupo comprende la comunicacióninalámbrica a través de diferentes sistemas, la parte básica de este proyecto secentra en la comunicación de datos a través de celulares, en lo que se pensódebido a la gran cantidad de facilidades que ofrecen estos dispositivos en cuantoa la transmisión de datos y sincronización con el PC.El sistema completo de monitoreo ofrece gran cantidad de beneficios mas quetodo pensando en la seguridad del personal y en la comodidad en la vigilancia,además del ahorro que genera evitar gran cantidad de viajes a zonas de difícilacceso.Por su parte el proyecto individual es muy importante ya que busca una forma fácily rentable de realizar las comunicaciones del sistema, utilizando los teléfonoscelulares y las redes de las que estos disponen es posible fácilmente transmitir diferentes tipos de datos y archivos y almacenarlos en un PC o en cualquier tipo

de almacenamiento que requiera el sistema.Los celulares ofrecen diferentes formas de comunicación con el computador,desde usb, infrarrojos y cables especiales, hasta bluetooth, que son ideales parael propósito del proyecto, además los equipos proporcionan softwareespecializado en estas tareas, y son compatibles con diferentes programas de fácilacceso y comprensión por cualquier persona, esto facilita la capacitación de laspersonas que van a estar a cargo de la vigilancia y el control del sistema engeneral.Además de facilidad el proyecto propone una forma rentable ya que debido a losavances en la tecnología celular en estos momentos se tiene fácil acceso aequipos con mucha tecnología a un bajo costo.

AlcancesEn este trabajo de grado se ilustrarán de una forma didáctica y de fácilcomprensión las diferentes tecnologías y sistemas de transmisión de datosimplementadas en los celulares, además se presentarán las aplicaciones masimportantes que sirven de soporte para el desarrollo general del proyecto demonitoreo de la línea de potencia, incluyendo las utilidades que presentan cadauna de estas tecnologías.

Básicamente con el documento final de investigación se quiere presentar una

ayuda didáctica que permita la fácil comprensión del funcionamiento delmonitoreo y el intercambio de datos del robot que se esta desarrollando.

La monografía incluirá además un aporte con el criterio del autor, con esto sebusca obtener colaboración en la toma de decisiones del proyecto general, por esto se tendrá en cuenta dentro de la investigación la opinión desde el punto devista de la ingeniería del autor del proyecto y se presentará en la monografía laexplicación y soporte de dicho aporte.

Se presentaran además los requerimientos técnicos de todos los sistemas que sepresenten, es decir, cuanto espacio de memoria requieren, que se necesita para el



86

montaje y la implementación y las diferentes herramientas que demanda lautilización de cada una de las opciones.

El principal alcance del proyecto es investigativo ya que se basa en lainvestigación constante de los temas que se estén necesitando en el montajegeneral del proyecto esto incluye actualización de los datos e información decualquier adelanto tecnológico que se desarrolle en el medio y que sirva de apoyoen la implementación del sistema de monitoreo.

Tabla de contenidos

Introducción

Parte I: Marco Conceptual

Parte II: historia y desarrollo de los celulares

Tres generaciones de telefonía celular, funcionamiento yExplicación de las diferentes tecnologías

Parte III: redes celulares

Descripción y explicación de las redes celulares

Parte IV: transmisión de datos

Explicación detallada de los diferentes sistemas de transmisiónDe datos

Análisis de presupuesto y requerimientos de las diferentesTecnologías

Parte V: selección de equipos

Beneficios y limitantes de los diferentes equipos estudiados

Estudio y selección de las mejores opciones a implementar

Parte VI: desarrollo del aporte didáctico e intelectual del autor

Conclusiones



87

Bibliografía

Anexos

Hojas técnicas de los equipos celulares seleccionados.

Copia del proyecto de trabajo de grado.

Tablas (presupuestos y costos de los equipos, proyeccionesY formas de actualización de los equipos)

Manuales de usuario de los diferentes equipos

Graficas didácticas y de fácil comprensión

Presupuesto y recursos

A continuación se presentan los recursos y el presupuesto necesarios para llevar a cabo la investigación y documentación del proyecto

Participación Requiere DesembolsoRECURSO

PRESUPUESTADOEstudiante

GIDATIUPB Si No

Fotocopias e impresiones 100.000 150.000 100.000 150.000

Bibliografía 100.000 200.000 100.000 200.000Servicios de Computo eInternet (400h@ 2k$/h) 200.000 600.000 100.000 700.000

Licencias Software 2.000.000 2.000.000Trabajo Estudiantes/Asistentes (600h@ 8K$/h) 4.800.000 4.800.000Trabajo Director (200h @

40k$/h) 8.000.000 8.000.000Trabajo asesores (300h @40k$/h) 12.000.000 12.000.000

Imprevisibles (10%) 515.000 2.300.000 25.000 2.790.000

Subtotal 5.715.000 25.250.000 325.000 30.640.000

Total 30.965.000 30.965.000



88

Cronograma de actividades

Actividadespor meses

Feb2005

Mar 2005

Abr 2005

May2005

Jun2005

Ocupación(# de horas)

1. redaccióndeanteproyecto 50

2.presentacióndelanteproyecto 50

3.investigación 350

4. seleccióndeinformación 100

5. redacciónde lamonografía 200

6. presentacióndel proyecto

50

Numero total de horas 800

Numero de graduandos: 1Horas promedio: 800



89

Bibliografía

Posible bibliografía en el desarrollo del proyecto

http://www.cellular.co.za/gprs-intro.htm Introducción a GPRS y algunos teléfonoscon GPRS (en inglés)

http://www.wirelessdevnet.com/articles/apr2000/gprs.html Explicación detalladade la arquitectura GPRS (en inglés)

http://www.kewapo.com/zonamovil/noticias/tecnologia/noticiextra.asp?noticia=50516 Telefónica empieza sus pruebas de GPRS

http://www.wmlclub.com/noticias/2000-6-6-1.html Ericsson presenta su primerteléfono con GPRS y Bluetooth

http://www.siemens.es/html/siemens/2402002.html Información de Siemens sobremóviles incluido GPRS

http://es.gsmbox.com/news/mobile_news/all/8662.gsmbox Artículo sobre laevolución hacia la tercera generación de móviles

http://www.bluetooth.com/ Página oficial de bluetooth, conexiones inalámbricasvía radio

http://www.geocities.com/SunsetStrip/Amphitheatre/5064/inside-cell-phone.htm Como es un celular por dentro

http://midtown.net/tomfarley/Cellbasics.html profundo estudio acerca de latecnología celular

http://www.privateline.com/PCS/PCS.htm desarrollo en progreso

http://www.isotel.com/is136.htm tecnología TDMA

GARCIA, Juan Luís – LONDOÑO, José. GPRS General Packet Radio ServicesUniversidad Pontificia Bolivariana, Facultad de Ingenierías, Medellín 2004.

MORALES MUÑOZ, Catalina. Antenas inteligentes en sistemas de comunicacionesmóviles, Universidad Pontificia Bolivariana, Facultad de ingeniería electrónica,Medellín 2004.



90

ANEXO B: HOJAS DE DATOS DE DISPOSITIVOS DE TRANSMISION



91

1.2.3.



92

ANEXO C: PRINCIPALES CARACTERISTICAS DE EQUIPOS PARATRANSMISION DE DATOS

1.2.4. Links y hojas de datos

- Enfora gsm1218

https://www.enfora.com/shop/detail.aspx?ID=35

https://www.enfora.com/downloads/specsheets/GSM1218HR.pdf

- Sony Ericsson GC83

http://www.sonyericsson.com/spg.jsp?cc=co&lc=es&ver=4000&template=pp1_loader&ph p=php1_10153&zone=pp&lm=pp5_1&pid=10153

- Sony Ericsson GC82

http://www.sonyericsson.com/spg.jsp?cc=co&lc=es&ver=4000&template=pp1_loader&ph p=php1_10049&zone=pp&lm=pp5_1&pid=10049

- NOKIA D311

http://www.nokiausa.com/support/enhancement/main/1,3051,product:D311,00.html

http://www.nokiausa.com/support/user_guides/1,7837,,00.html#D311



93

ANEXO D: TABLA COMPARATIVA TECNOLOGIAS

SISTEMA Kbps MAXTEORICOS

Kbps MAXREALES

COMENTARIOS

GSM ( Global System for Mobilecommunications) 9,6 9,6 Conmutación de circuitos

HSCSD (High Speed SwitchedData) 57,6 28,8

Se agrupan varios canales GSM para unamisma transmisión de datos

GPRS (General Packet RadioServices) 171,2 44 Conmutación de paquetes

EDGE (Enhanced Data Rates forGlobal Evolution) 384 70 Cambio de sistema de modulación

UMTS (Universal MobileTelecommunications System) De 384 a 2000 100 Interfaz radio UTRAN



94

ANEXO E: ARTICULO PUBLICABLETransmisión inalámbrica de datos a través de teléfonos celulares

Diana carolina Pinilla Arrieta Facultad de ingeniería eléctrica y electrónica.

Universidad Pontificia Bolivariana [email protected]

Abstract

In the last decade, mobile communications haverespond in a optimum form in front of all the

requirements from users, that’s include the datum

transmission like photos, video, and a lot of

information, besides provide the internet access. In this article it is shown the cell phones uses in

the datum transmission focus to theimplementation in an unmanned aerial vehicle

(UAV) communications, uses basically to aerial

watch and takes facts like pictures and power

transmission lines information.

The cell phones net give a lot of options, but alsoa lot of limitations at time to establish a lasting

communication between the ground control baseand the UAV, due to that its so much troubles in

antenna radiation and the cover capability of that. Besides of the UAV communications study,

it’s developed a net evolution analysis and how

becomes in an important application system to thedatum transmission between others.

Keywords— GPRS, Wireless, EDGE, Patrón deradiación, Difracción, Telemetría, UAV, UTRA,UMTS, GPRS

RESUMEN

La telefonía celular en la última década harespondido de forma óptima ante todas lasnecesidades que demandan los usuarios, estoincluye transmitir datos como fotos, video y grancantidad de información, además de proporcionar acceso a Internet. En este articulo se hacereferencia principalmente al uso de celulares en latransmisión inalámbrica de datos, enfocado a laimplementación en las comunicaciones de unvehiculo volador autónomo (UAV), utilizado

básicamente para monitorear desde el aire y tomar

datos como fotos e información de líneas de

transmisión de potencia.Las redes celulares proveen muchas opciones, sinembargo generan gran cantidad de limitantes a lahora de establecer una comunicación constanteentre la base de control y el UAV, ya que se presentan dificultades en la radiación de lasantenas y la capacidad de cobertura de estas.Además del estudio de las comunicaciones delsistema de monitoreo se desarrolla un análisis dela evolución de las redes y como llegaron aestablecerse para aplicaciones tan importantescomo la transmisión de datos, entre otras.

1. INTRODUCCIÓN

La transmisión de paquetes de datos oinformación contenida en imágenes y videos eshoy posible desde casi cualquier lugar y de formainalámbrica gracias a las redes celulares, lasaplicaciones de este sistema de datos soninnumerables, sin embargo este proyecto dedica parte de su atención en el estudio de posibilidadesde implementar este sistema de comunicacionesen un vehiculo aéreo no tripulado (UAV)desarrollado para monitorear las líneas detransmisión de potencia en zonas de difícil acceso.

La transmisión de datos con telefonía celular, sehace posible gracias al conjunto de tecnologíadesarrollada en los teléfonos y las plataformasofrecidas por las empresas operadoras nacionales,que proporcionan las redes y realizan mejorasconstantes para hacer posible el uso de estaaplicación. Para el manejo de datos se despliegaun abanico de tecnologías que hacen posible deuna forma rápida y eficaz la transmisión, sinembargo existen tecnologías que superan a otrasen velocidad, costos y disponibilidad del servicio.

Con toda la gama de posibilidades que brinda la



95

tecnología celular se puede lograr laimplementación de este sistema de transmisión

para casi cualquier aplicación, teniendo en cuentatambién que la capacidad y servicios que ofrecenlas compañías nacionales, no están a la vanguardiade las tecnologías internacionales.

2. EVOLUCION DE LA TELEFONIACELULAR

• Primera generación

La primera generación se refiere a las tecnologías pioneras de la telefonía celular en todo el mundo,es por esta razón que surgen varias tecnologíascon el bum de las comunicaciones móviles, yaque en cada zona del mundo se realizaroninvestigaciones y estudios de comunicación móvilcelular, por esto cada tecnología desarrolladadepende en gran parte de las condiciones físicas yambientales de la región en la que sedesarrollaron. La primera generación comprendelas tecnologías: AMPS, NMT Y TACS. En los primeros desarrollos se adopto la técnica deacceso FDMA/FDD (Frequency DivisionMultiple Access. / Frecuency Division Duplex), la

cual utilizaba el Acceso Múltiple por División deFrecuencia y dos frecuencias portadoras distintas para establecer la comunicación, TX y RX.La primera generación se caracterizo por establecer enlaces de voz y en condiciones de nomuy buena calidad, ya que la comunicación no eraconstante y presentaba baja velocidad detransferencia entre celdas, además las tecnologíastransferían datos de forma analógica y no digitalcomo en la actualidad.En Norteamérica a partir de 1981 comenzó autilizarse el sistema AMPS (Advanced MobilePhone Service), el cual ofrecía 666 canales

divididos en 624 canales de voz y 42 canales deseñalización de 30 Khz cada uno, esta es latecnología característica de la primera generaciónya que dio pie a desarrollos de las demásgeneraciones.Además de realizarse investigaciones en Norteamérica Europa introduce en 1981 el sistema Nordic Mobile Telephone System o NMTS450 elcual empezó a operar en Dinamarca, Suecia,Finlandia y Noruega, en la banda de 450 MHz. En1985 Gran Bretaña, a partir de AMPS, adoptó elsistema TACS (Total Access CommunicationsSystem), el cual contaba con 1000 canales de 25

Khz cada uno y operaba en la banda de 900 MHz.

La tecnología que identifica la primera generación

es AMPS ya que dio las pautas para lasevoluciones de las siguientes generaciones.

1.2.5.

Figura 1. Esquema de funcionamiento AMPS

La estructura básica de funcionamiento de AMPS permite el reuso de frecuencias y así un mejor aprovechamiento del espectro, sin embargo estolleva a un incremento de las interferencias y problemas de handoff.

• Segunda generación

La digitalización de la señal fue uno de los masgrandes logros de la telefonía celular, ya quegracias a la conversión de la onda original a untipo de onda digital se puede encriptar unaconversación y protegerla de forma que solo elteléfono receptor puede decodificar lainformación, además de ofrecer paquetes detransmisión de mucho menor peso y velocidadesmas altas a la hora de enviar la información.La segunda generación de teléfonos celularesapareció por primera vez en Europa en 1990 conel estándar GSM (sistema móvil general), tal hasido el éxito de este que se ha transportado a otraszonas del planeta, como china y estados unidos,además fue la primera tecnología en combinar lacomunicación de voz con la informática a travésdel servicio de Internet móvil, denominado WAPa pesar de que ofrece un acceso lento y pesado,este servicio llevo a GSM a ocupar la cabeza en laconvergencia de telefonía móvil e informática.A principios de la década de los 90, tambiénaparece un nuevo estándar el cual utiliza elmétodo de acceso CDMA (Code DivisionMultiple Access). Esta tecnología fue desarrollada por Qualcomm y consiste en que todos usan lamisma frecuencia al mismo tiempo separándoselas conversaciones mediante códigos.



96

Por su parte en Norte América se quería tener acceso a los sistemas de comunicación digital, sin

perder lo que ya se había logrado con el sistemaAMPS, por esto se busca aumentar la capacidaddentro de la banda de los 800 Mhz existente y un prerrequisito fue que los teléfonos móviles debíanfuncionar con los canales de habla analógicos yaexistentes y con los nuevos digitales, esto sedenomino dual-mode y dio origen a la tecnologíadigital AMPS (DAMPS).

Estas tecnologías de segunda generación ofrecenlas siguientes características:

o Mayor calidad de las transmisiones devoz

o

Mayor capacidad de usuarioso Mayor confiabilidad de lasconversaciones

o La posibilidad de transmitir mensajesalfanuméricos. Este servicio permiteenviar y recibir cortos mensajes que puedan tener hasta 160 caracteresalfanuméricos desde un teléfono móvil.

o Navegar por Internet mediante WAP(Wireless Access Control).

Figura 2. Camino evolutivo de la plataformaGSM

• Generación intermedia 2. 5 G

Las primeras generaciones de la telefonía celular (1G y 2G) se fundamentaron en la prestación deservicios de voz y pocas opciones a la hora detransmitir datos como archivos y documentos de peso, por esto simultáneamente con las primeras pruebas e investigaciones de la tercera generación,se desarrollo una generación intermedia que sirvecomo puente entre 2G y 3G Con relación a losservicios de transmisión de datos. Estastecnologías permiten más opciones de datos encomparación a los sistemas de segunda generación pero son inferiores a los sistemas de tercera

generación en relación al procesamiento de videoy multimedia.

La generación 2.5G ofrece característicasextendidas y cuenta con el soporte de tecnologíascomo GPRS (General Packet Radio System) yEDGE (Enhanced Data Rates for GlobalEvolution). La tecnología GPRS es una de las másusadas en la transmisión de datos, ya que estaorientada a la conmutación de paquetes y no decircuitos, ofreciendo así una mayor velocidad quetecnologías anteriores y proporcionando agilidaden la comunicación. Las velocidades teóricas deGPRS alcanzan 171,2 Kbps, sin embargo lasvelocidades máximas en la práctica son de 40,2Kbps dependiendo de la capacidad del móvil.

Figura 3. Velocidad máxima real de GPRS

Las características básicas de GPRS permiten elmejoramiento de transmisión de datos y laconexión constante con la red además de las posibilidades de expansión y mejoramiento de lared con miras hacia la tercera generación.Como su nombre lo indica, EDGE es unaevolución de GSM/GPRS que surge básicamente para aumentar las tasas de transmisión de datos,esta tecnología supondría un importante pasoadelante, permitiendo a las operadoras mayoresvelocidades de transmisión y un amplio abanicode contenidos multimedia. La tecnología EDGE serelaciona con el aumento de la capacidad detransmisión del interfaz aéreo en el estándar GSMactual, facilitando a estas redes la capacidad desuministrar servicios de telefonía móvil de tercerageneración basados en IP y a unas velocidadesreales de 384 Kbps.El sistema EDGE incluye conmutación por circuitos (ECSD - Enhanced Circuit SwitchedData) con tres canales nuevos de tráficos ytambién conmutación por paquetes como en latecnología GPRS (EGPRS).



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• Tercera generación

La 3G se caracteriza por contener a laconvergencia de voz y datos con accesoinalámbrico a Internet; en otras palabras, es apta para aplicaciones multimedia y altas transmisionesde datos.La característica básica de estos sistemas detercera generación es la velocidad y el soporte deun gran numero de aplicaciones que incluyenaudio (mp3), video en movimiento,videoconferencia y acceso rápido a Internet, entreotros. Los sistemas 3G alcanzan velocidades dehasta 384 Kbps permitiendo una movilidad total ausuarios, viajando a 120 kilómetros por hora en

ambientes exteriores. También alcanzará unavelocidad máxima de 2 Mbps, permitiendo unamovilidad limitada a usuarios, caminando a menosde 10 kilómetros por hora en ambientesestacionarios de corto alcance o en interiores.Los avances de sistemas de tercera generación queadelanta la Unión Internacional deTelecomunicaciones (ITU) han dado paso a lacreación de un estándar conocido como IMT-2000(International Mobil Telecommunication-2000),este estándar ha sido creado con el objetivo devalorar y especificar los requisitos de las normascelulares para la prestación de servicios de datos ymultimedia a alta velocidad.En Europa, el Instituto Europeo deTelecomunicaciones (ETSI) ha propuesto lanorma paneuropea de tercera generación UMTS(Universal Mobile telecommunication System).UMTS es miembro de la familia global IMT-2000del sistema de comunicaciones móviles de“tercera generación” de UIT. En Estados Unidos el Instituto Americano deEstándares (ANSI) basa su llegada a 3G a travésde la evolución de AMPS/IS-136 y CDMA/IS-95.Por otra parte, en Japón la Asociación deIndustrias de la Radio y Radiodifusión (ARIB)realiza sus investigaciones basadas en CDMA

para la elaboración de normas de tercerageneración.

Los sistemas de tercera generación deberán proveer soporte para aplicaciones como:

o Voz en banda estrecha a servicios multimediaen tiempo real y banda ancha.

o Apoyo para datos a alta velocidad paranavegar por la World Wide Web, entregar información como noticias, tráfico y finanzas por técnicas de empuje y acceso remotoinalámbrico a Internet e intranets.

o Servicios unificados de mensajes comocorreo electrónico multimedia.

o Aplicaciones de comercio electrónico móvil,que incluye operaciones bancarias y comprasmóviles.

o Aplicaciones audio/video en tiempo realcomo videoteléfono, videoconferenciainteractiva, audio y música, aplicacionesmultimedia especializadas comotelemedicina y supervisión remota deseguridad.

3. OPCIONES PARA TRANSMISIÓN DEDATOS

Para implementar la transferencia de datos através de las redes celulares es necesario tener encuenta los servicios, planes y equipos que ofrecenlos operadores de telefonía celular en Colombia,de esta forma se puede escoger el mejor servicio yla mejor opción para la aplicación que se necesite,en este caso para el UAV.Los operadores celulares ofrecen una amplia gamade servicios y planes dependiendo de la cantidadde datos que se transmitan, por lo general los planes están divididos por paquetes que incluyenuna cantidad de transferencia determinada.

• COMCEL

El servicio de datos comcel esta basado entecnología GPRS, la cual esta activa en cualquier plan pospago comcel, esta tecnología ofrece:

• Acceso al servicio en toda la zona decobertura Comcel 3GSM.

• Como usuario de Comcel se puedenrecibir llamadas de voz mientras estáconectado.

• Además el cobro se realiza con base en lacantidad de información enviada/recibida.

El valor promedio por cada Kbyte transmitidoes $15 + IVA, sin embargo dependiendo del paquete de datos que se elija el costo disminuye,a mayor cantidad de Kbytes requeridos, menor es el costo por cada Kbyte.



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Tabla 1. Servicios de paquetes de datos paraclientes personales

Tabla 2. Servicios de paquetes de datos para

clientes corporativos

Comcel también ofrece servicios especializados para transmisión de datos y equipos que se utilizansolo en esta aplicación, como tarjetas para PC,

MODEM celulares, GPS etc. de esta forma proporcionan un servicio de datos sin necesidadde tener acceso al servicio de voz, algunos de losequipos mas utilizados por las compañías son:

Enfora GSM 1218

Enfora SA-GL es un MODEM inalámbrico IP(GSM/GPRS) económico y compacto. Puederecibir prácticamente cualquier dispositivo quetenga puerto serial, soporta Windows 98, 2000, professional y XP. Es totalmente portátil yfunciona bajo condiciones ambientales extremas

gracias a su sólida cubierta.

Figura 4. MODEM enfora GSM 1218

Tarjeta para PC GC83 EDGE/GPRS

La tarjeta para computadora GC83 EDGE/GPRSes una herramienta de comunicación de datos que proporciona accesibilidad inalámbrica, grandesvelocidades de transferencia de datos y verdaderamovilidad global. La GC83 ofrece potencia yfacilidad para navegar en Internet, descargar archivos adjuntos, conectarse a redes corporativasy administrar correos electrónicos desde prácticamente cualquier parte. Las plataformas que admite la GC83 sonWindows 98SE, Me, 2000 y XP. En el CD-ROMque se incluye en el paquete GC83 se encuentra

todo lo necesario para comenzar, configurar yadministrar la tarjeta para PC GC83.

Figura 5. Sony Ericsson GC83

Este dispositivo funciona en una banda triple defrecuencias de GSM, ya que soporta bandas de850, 1800 y 1900 Mhz, además soporta dostecnologías diferentes para la transmisión dedatos, EDGE y GPRS, con cada una de lastecnologías se logran diferentes velocidades detransmisión:

o GPRS

Clase 10 (4+2, máx. 5), CS (1-4)

• Hasta 53,6 kbps descendente (recepción)• Hasta 26,8 kbps ascendente (envío

o EDGE

Clase 10 (4+2, máx. 5)

• Hasta 247,4 kbps descendente(recepción)

• Hasta 123,7 kbps ascendente (envío)



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• MOVISTAR

Movistar cuenta con servicios de transmisión dedatos básicamente desde una conexión a Internet,los planes existentes se facturan por tiempo deconexión y por volumen de información, por estoexisten dos formas de escoger los planes.

Tabla 3. Planes por tiempo de conexión

Tabla 4. Planes por Kbytes consumidos

Bellsouth ofrece también tarjetas para PCimplementadas básicamente en el manejo dedatos:

Tarjeta G-TRAN

Figura 6. Tarjeta para PC G-TRAN

Es una tarjeta que se conecta al portátil paraestablecer conexiones inalámbricas y transmitir

datos tiene las mismas características de unMODEM y se instala fácilmente al computador,maneja velocidades de 128 Kbps, y es ideal paraconectarse a Internet desde cualquier lugar.

• OLA

Ola ofrece el servicio de mensajes de texto,mensajes multimedia y acceso a Internet, esteúltimo se factura dependiendo del paquete deKbytes que se escoja en la siguiente tabla

Tabla 5. Planes OLA

3. COMUNICACIÓN INALAMBRICAENFOCADA AL UAV

Todo el estudio que se ha llevado a cabo sobretelefonía móvil y las posibilidades de transmitir datos en capítulos anteriores han sido necesarios para establecer la posibilidad de implementar estastecnologías y las propiedades de la telefoníacelular en el proyecto de monitoreo aéreo, elsistema de comunicaciones móviles es unaherramienta muy importante en la transmisióninalámbrica de datos y se presume puede ser degran utilidad en las comunicaciones de un aviónautónomo con la base de control, es decir elsistema de monitoreo aéreo almacena grancantidad de datos que deben ser recibidosconstantemente por los controladores en tierra sinla necesidad del aterrizaje del avión.

El proyecto como tal consiste en el diseño eimplementación de un dispositivo volador autónomo, encargado de monitorear el estado delas líneas de transmisión de potencia, estedispositivo requiere desempeñar diferentesfunciones de transmisión de datos y telemetría,exigiendo una buena comunicación para obtener datos confiables y en tiempo real.



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• Principales dificultades a la hora deestablecer la comunicación

A la hora de analizar las posibilidades detransmisión utilizando las plataformas celularesdisponibles a través de los operadores celulares enel país surgen varias dificultades para establecer lacomunicación y mantenerla constante, estasdificultades son básicamente debidas a los radiosde cobertura y patrones de radiación inadecuados para la aplicación ya que la altura a la que vuela elavión supera por mucho la altura máxima a la quese encuentran estas antenas, esto genera la pocaconstancia en la disponibilidad de señal paratransmitir los datos, además aumenta la

complejidad en la implementación física delsistema de comunicaciones, teniendo la necesidadde agregar dispositivos adicionales en dichaimplementación. Otra de las dificultades esanalizar que tanta capacidad de difracción tiene laonda que transmiten las antenas y que tanta potencia se pierde, ya que ante grandesobstáculos, como montañas, se hace mucho masdifícil la cobertura de la señal, esto implica que larecepción de señal del UAV debe ser muy buena yamplificada para cuando se presenten bajones de potencia en la transmisión de la señal.

Patrones de radiación de las antenas

Las antenas utilizadas en las estaciones base de lasredes celulares tienen un patrón de radiación básicamente horizontal y que pierde potencia en laradiación vertical.En la figura 11 las líneas grises representan hastadónde la señal es emitida. Esto quiere decir querealmente estas antenas no emiten señal en todaslas direcciones, sino más bien sobre su planotransversal, es donde se conseguirá la máxima potencia.

Figura 7. Radiación de una antena (vistalateral)

El problema que se enfrenta con el UAV consiste

en la falta de cobertura de las antenas debido a la

altura a la que vuela el avión. Si se requiere unaaltura de vuelo de 1000 pies (304.8 m) mínimo,

sería necesario que las antenas estuvieran ubicadasmas o menos a esa altura para que el patrón deradiación abarque la zona de vuelo del UAV, sinembargo las torres de estaciones base alcanzanmáximo una altura de 180 metros haciendo que sedificulte la cobertura para el dispositivo detransmisión instalado en el UAV.

Difracción de la antena

Cuando un obstáculo está ubicado entre eltransmisor y el receptor y obstaculiza la línea de

vista de las antenas, sigue pasando un poco deenergía a través de las antenas gracias alfenómeno de difracción en el borde superior delobstáculo. Cuanta más alta sea la frecuencia de latransmisión más alta será la pérdida.

Figura 42. Fenómeno de difracción

Es importante estudiar el fenómeno de difracción para analizar las posibilidades de establecer lacomunicación entre cualquiera de las antenas deuna red celular y el UAV, ya que debido a quelas ondas transmitidas son de radiofrecuenciamanejan frecuencias muy altas, generando asímayores pérdidas por difracción en la transmisiónde la señal. Las pérdidas en la transmisión

dependen de muchos factores como la frecuenciade la señal, la ganancia de la antena y la potenciade transmisión, entonces teniendo en cuenta queen algunas zonas del recorrido se pueden presentar grandes obstáculos se presentarían grandes pérdidas en la señal, generando así sitios decobertura nula para la transmisión.

4. CONCLUSIONES

• La telefonía celular ofrece gran variedad detecnologías de gran utilidad para implementar

la transmisión de datos en un sistema de



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comunicaciones en el que sea necesario lacomunicación constante y en tiempo real.

• La velocidad de la transmisión variadependiendo de la tecnología implementada,en Colombia el servicio de tecnología detercera generación mas reciente es EDGE queofrece velocidades de transmisión entre 120 y250 Kbps aproximadamente, otra tecnologíano tan reciente es GPRS que ofrecevelocidades entre 25 y 55 Kbpsaproximadamente, estas velocidades soportangran cantidad de aplicaciones y transmisióncasi en tiempo real de grandes paquetes dedatos, ofreciendo sistemas de comunicación

mas rápidos y eficientes. Las velocidadesofrecidas por el sistema celular son adecuadas para implementar en el sistema decomunicaciones del UAV ya que soporta latransmisión de imágenes y videos cortos através de las tecnologías mencionadasanteriormente.

• Para llevar a cabo la transmisión utilizandolas redes celulares, es necesario tener encuenta que las empresas de telefonía celular concentran su cobertura y servicios en lasgrandes ciudades y poblaciones de unacantidad de habitantes considerable, ya que elsistema de monitoreo de las líneas sedesplazará mas que todo en una zona rural yde difícil acceso, es complicado acceder a lacobertura de las redes en estos lugaresapartados de la civilización. Para establecer una comunicación constante con el UAV esimperativo una cobertura que garantice lacomunicación al menos en un 80% del tiempode vuelo total, teniendo en cuenta que esnecesario obtener datos constantes tanto delestado de la línea como del estado del avión,resulta difícil y costoso reestructurar toda lared celular para garantizar la cobertura.

• La implementación de un sistema de redescelulares para transmitir datos es muy útilcuando se habla de aplicaciones en lasciudades y en tierra, ya que el patrón deradiación de las antenas utilizadas en las BTSes básicamente horizontal y concentra su potencia hacia el suelo, cuando se piensa en laimplementación de este sistema en undispositivo volador en movimiento se presenta la dificultad de obtener potencia deradiación de las antenas celulares a la alturade vuelo (300 mts aprox). Para estar en la

zona de cobertura de la BTS se necesitaría

una antena muy directiva ubicada en el UAVque además se mueva y busque el sitio en el

que se recibe mas potencia de la BTS, sinembargo la potencia de radiación nunca va allegar a un valor elevado, teniendo en cuentaque la mayoría de potencia se radia hacia elsuelo, donde se concentra la mayor parte de la población. Teniendo en cuenta lo anterior lagarantía de establecer una buenacomunicación entre el UAV y la base decontrol es muy baja ya que la potencia detransmisión no es la más adecuada ydisminuiría la velocidad y la eficiencia de lacomunicación.

•

Para establecer la comunicación máseficiente es necesario olvidarse de lascomunicaciones en tierra a través de antenasy pensar en posibilidades satelitales. AlgunasBTS implementadas en las redes celularesofrecen una plataforma que se comunica conlos móviles de forma satelital, así el móvil nonecesita estar dentro del área de cobertura deuna antena ya que la señal lega a la BTS através del satélite. Este sistema esta siendoimplementado por OLA en San Andrés yProvidencia, ya que la instalación de antenasy BTSs es mucho más difícil en esa zona del país.

5. BIBLIOGRAFIA

[1] GARCIA, Juan Luís – LONDOÑO, José.GPRS General Packet Radio ServicesUniversidad Pontificia Bolivariana, Facultadde Ingenierías, Medellín 2004.

[2] MORALES MUÑOZ, Catalina. Antenasinteligentes en sistemas de comunicacionesmóviles, Universidad Pontificia Bolivariana,

Facultad de ingeniería electrónica, Medellín2004.

[3] VERA, Arturo. Sistemas celulares detercera generación, www.monografias.com

[4] CDG CDMA development grouphttp://www.cdg.org/technology/2g.asp

[5] International Engineering Consortium.GSMhttp://www.iec.org/online/tutorials/gsm/index.html



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[6] La evolución de las redes rumbo a latercera generación

(GSM/GPRS/EDGE/UMTS)http://www.frecuenciaonline.com/espanol/mostrar noticia.php?id=39&noticiaid=168#

[7] tarjeta para PC NOKIA D211http://www.nokia.es/telefonos/modelos/nokiad211/acerca_idd211.jsp

[8] tarjeta para PC sony Ericsson GC82http://www.sonyericsson.com/spg.jsp?cc=co&lc=es&ver=4000&template=pp5&zone=pp&lm=pp5>

Diana Carolina Pinilla Arrieta Nació en Sincelejo – Sucre el8 de enero de 1983, es bachiller Académico del colegio NuestraSeñora de las mercedes,Actualmente es estudiante deDécimo semestre de ingenieríaElectrónica en la UniversidadPontificia Bolivariana.

Tesis Transmision Inalambrica Datos

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