La comunicación personal inalámbrica está dirigida a la utilización de ciertas aplicaciones ubicadas en distintos ambientes y escalas de cobertura geográfica. Se han desarrollado desde sistemas analógicos hasta sistemas digitales, los cuales se adaptan muy bien al exigente ambiente de las comunicaciones vía radio. La eficiencia de estos sistemas depende mucho del modelo de propagación desarrollado, para lo cual es importante conocer los conceptos de reflexión, difracción y dispersión. Los nuevos sistemas exigen un aprovechamiento eficiente del espectro para garantizar un canal de comunicación de alta capacidad y elevada calidad. Con el decremento de las celdas se aumenta la capacidad del sistema, mientras el uso del canal se optimiza mediante las técnicas de múltiples accesos, donde una única frecuencia, tiempo o código es asignado a cada suscriptor. El uso generalizado de los circuitos integrados ha permitido llegar a unos equipos receptores de alta confiabilidad y elevado desempeño, pudiéndose usar técnicas avanzadas de procesamiento digital. Ha habido un repunte de las técnicas para el rechazo a las interferencias, muy limitante en estos sistemas de comunicación. Los elementos básicos de una arquitectura típica son: estaciones base, estaciones móviles de los suscriptores, centros móviles de conmutación y los registradores de localización local y del visitante. Para que un suscriptor pueda comunicarse en cualquier momento y desde cualquier lugar, es necesario que la red cuente con unas funciones de control y señalización adecuadas, así como con eficientes sistemas de transmisión.

Este siglo se ha caracterizado por el desarrollo de las redes telefónicas públicas, cuyos medios de transmisión han sido netamente alámbricos, permitiendo así comunicaciones de voz y datos de baja velocidad alrededor del globo, caracterizadas por altos grados de confiabilidad. También existe una gran variedad de redes alámbricas especializadas y optimizadas para propósitos tales como la comunicación local de datos a alta velocidad.

El objetivo de la comunicación inalámbrica es el de permitir al usuario el acceso a las capacidades de la red global en cualquier momento, sin importar su localización y movilidad. Los teléfonos celulares e inalámbricos han dado inicio a este proceso, haciendo posible la comunicación de voz y datos de baja velocidad dentro de las zonas cubiertas por las estaciones bases.

La comunicación personal inalámbrica apunta hacia la utilización de ciertas aplicaciones localizadas en varios ambientes y escalas de cobertura geográfica. Su crecimiento en varios segmentos del mercado de las comunicaciones inalámbricas ha sido vertiginoso en los últimos años. Este tipo de comunicación está evolucionando en varias direcciones, desde diferentes puntos de partida. Se han desarrollado desde sistemas analógicos hasta sistemas digitales, adaptándose ambos muy bien al exigente ambiente de las comunicaciones vía radio.

La radio celular fue originalmente creada para suscriptores vehiculares de zonas urbanas, mientras que la técnica celular se ha desarrollado tanto en arquitecturas basadas en estaciones bases de amplias antenas y grandes celdas, para proveer cobertura económica en áreas muy pobladas, como en sistemas celulares con microceldas que poseen estaciones bases de pequeñas antenas o incluso antenas localizadas dentro de edificios para dar cobertura a equipos celulares de baja potencia, cuyo mercado se ha expandido rápidamente.

El incremento de la capacidad y la cobertura de los teléfonos inalámbricos y el decremento tanto del tamaño de las celdas (microceldas) como de los niveles de potencia han hecho que este medio de comunicación sea atractivo desde el punto de vista económico y funcional.

El presente trabajo pretende dar al lector una visión general del tratamiento realizado a la voz dentro de las redes o sistemas inalámbricos. Se abordarán tópicos tales como: las propiedades de propagación, las técnicas de acceso, los procesos de modulación y demodulación, la detección de señales y la importancia que tienen las técnicas de rechazo a las interferencias. Igualmente se tratarán aspectos relacionados con la arquitectura típica de un sistema de voz inalámbrico y para cerrar se expondrán conceptos sobre control y señalización.

Las comunicaciones inalámbricas pueden, en un principio, desarrollarse en medios que soporten ondas sonoras, de radio o luminosas. Sin embargo nos concentraremos en la propagación de las ondas electromagnéticas de radio dentro del rango de frecuencias que va desde algunos cientos de MHz a unos pocos GHz, a pesar de haber algunas tendencias en la utilización de ondas milimétricas, sobre todo en ambientes cerrados.

Es interesante observar como los aspectos relacionados con la propagación influyen, de distintas maneras, en los sistemas de comunicación inalámbrica. Primero que nada, es obvio que la distribución de potencia sobre una cierta área o volumen es básica para los requerimientos de confiabilidad de la comunicación. La energía debe ser suficiente para el enlace en cuestión, pero no muy fuerte para evitar interferir sobre otros canales de celdas adyacentes. Por el hecho de que los enlaces de radio son muy variables sobre cortas distancias, no sólo importa la potencia, sino también interesa su distribución estadística. Como segundo punto, aunque exista suficiente potencia disponible, la calidad de la señal puede ser tal que muchos errores pueden ocurrir en cualquier momento. Esto resulta del rápido movimiento a través del ambiente disperso o el deterioro de la señal debido a largos ecos que ocasionan interferencias intersimbólicas. Un entendimiento del canal es importante para tres aspectos, a saber: lograr unos esquemas de codificación y modulación que mejoren el mismo, el diseño de "ecualizadores" y la instalación, de ser necesario, de estaciones bases (antenas) que solventen los problemas de señales muy débiles.

Los mecanismos de la propagación por radio son complejos y diversos, y pueden generalmente atribuirse a tres mecanismos básicos de propagación: reflexión, difracción y dispersión. La reflexión ocurre cuando una onda electromagnética viaja y choca contra una obstrucción de dimensiones mucho mayores a su longitud de onda. Reflexiones desde la superficie de la tierra o desde edificios producen ondas reflejadas que pueden interferir constructiva o destructivamente al receptor. Por otro lado, la difracción aparece cuando el camino entre el transmisor y el receptor es obstruido por un objeto impenetrable. Basado en el principio de Huygen, ondas secundarias se forman detrás de la obstrucción incluso si no hay línea de vista entre el transmisor y el receptor. La difracción explica como la energía de la RF (frecuencia de radio) puede viajar en ambientes urbanos y rurales sin línea de vista. La dispersión; por su parte, ocurre cuando el canal de radio posee objetos con dimensiones del orden o menores a la longitud de onda de la señal. La dispersión causa que la energía del transmisor sea reirradiada en muchas direcciones. De los tres mecanismos, es el más difícil de predecir. Por ejemplo, en sistemas microcelulares urbanos, los postes de alumbrado y las señalizaciones de la vía dispersan la energía en varias direcciones, suministrando cobertura RF en lugares donde la energía no puede ser recibida mediante reflexión o difracción.

Los sistemas inalámbricos para voz están más limitados por las interferencias que por los ruidos, los efectos de los ruidos térmicos y los ocasionados por el hombre son muchas veces insignificantes si se comparan con los niveles de señal de otros usuarios en canales adyacentes. Verdaderamente, para entender los mecanismos de propagación en dichos sistemas, es importante predecir no solamente la cobertura de un determinado usuario, sino también poder saber el grado de interferencia que el usuario puede recibir desde otras fuentes de RF.

Propagación al aire libre.- Se emplea la técnica de reutilización de frecuencias, la cual se obtiene mediante estructuras celulares de cobertura, desde las estaciones base. Se definen así celdas como áreas en las cuales las pérdidas de la señal son iguales o menores a un valor pre-establecido. Las celdas son clasificadas en macroceldas o microceldas, de acuerdo a su tamaño. Las macroceldas fueron la base de los primeros sistemas inalámbricos y generalmente usan estaciones bases localizadas en sitios altos, como las empleadas por los sistemas de radio difusión, para lograr una cobertura de varios kilómetros. En este caso hay limitaciones cuando existen terrenos ondulados o superficies con agua. El decaimiento de la señal describe una distribución Normal.

Las microceldas han sido muy empleadas simplemente porque las mismas pueden acomodar a muchos suscriptores por unidad de área de servicio, en comparación con las macroceldas. También permiten el acceso con equipos de baja potencia. La propagación en las microceldas difiere de la propagación en las macroceldas. Las celdas menores realizan la cobertura con alturas de antenas menores y bajas potencias de transmisión, lo cual ocasiona que se generen características de propagación más suaves si se comparan con las macroceldas. En las microceldas los retardos son menores lo cual es beneficioso a la hora de contrarrestar el efecto de los ecos producto de las multitrayectorias. Las microceldas son frecuentemente usadas en áreas urbanas donde existe un teletráfico pesado.

Propagación en lugares cerrados.- La comunicación en este tipo de ambientes se ha venido incrementando, sobre todo si trata de servicios de voz y datos. Los sistemas para lugares cerrados pueden dividirse en las siguientes categorías: sistemas de teléfonos inalámbricos, sistemas celulares y redes LANs. En los sistemas de comunicación para lugares cerrados, muchos aspectos de diseño como: la distancia entre los servidores, la autonomía de las baterías de los equipos asociados, las expectativas de desempeño del usuario y la inversión disponible para el enlace están directamente ligados al ambiente de propagación.

Dentro de los edificios, la geometría de propagación se puede dividir en dos clases: cuando el receptor y el transmisor poseen línea de vista y, cuando no la tienen. Existe un número importante de eventos que deben ser medidos o modelados antes de que un sistema de comunicación confiable sea diseñado, éstos son: desvanecimientos temporales producto de objetos o personas en movimiento, retardos multicaminos y las pérdidas del trayecto.

La cobertura entre los pisos de un edificio es difícil, pero existen ciertas reglas generales que pueden ser aplicadas. Es necesario compartir y reusar frecuencias para evitar interferencias entre los usuarios. El material usado para la construcción de la estructura influye de manera significativa en la atenuación de las RF. Construcciones de concreto y metal representa menor atenuación que edificaciones hechas con acero sólido. Edificios que poseen una vista de planta cuadrada tienen mayor grado de atenuación que construcciones con vista de planta rectangular. Ventanas con pinturas metálicas dificultan la transmisión de RF, causando mayores atenuaciones entre los pisos del edificio. Ciertas mediciones nos indican que las pérdidas entre los pisos no se incrementa linealmente en dB con el aumento de la distancia. El mayor factor de atenuación ocurre entre pisos consecutivos. Este fenómeno es causado por la difracción a lo largo de las paredes externas de la estructura.

La eficiencia de un sistema de comunicación inalámbrico depende en gran medida del modelo de propagación del canal desarrollado. Para tal fin, los siguientes pasos deben ser seguidos: desarrollar una configuración de mediciones, realizar medidas de banda ancha y banda angosta, predecir el modelo y caracterizar el canal. Todos estos pasos deben ser satisfactoriamente medidos mediante un amplio conocimiento de la teoría electromagnética y la tecnología de las microondas.

El número de suscriptores en sistemas telefónicos inalámbricos se ha incrementado rápidamente, estando los mismos cercanos a la saturación. Las atenuaciones de trayecto, los obstáculos del medio y los desvanecimientos de las señales limitan los servicios de comunicación personal inalámbrica a frecuencias por debajo de los 3 GHz. Los nuevos sistemas exigen un aprovechamiento eficiente del espectro para garantizar un canal de comunicación de alta capacidad y elevada calidad. El decremento del tamaño de las celdas incrementa la capacidad total del sistema, mientras que la utilización del espectro mediante las técnicas de múltiples accesos permite optimizar el uso del canal mediante la asignación de una única frecuencia, tiempo o código a cada suscriptor o usuario.

Las separaciones entre canales que deben existir en FDMA (frequency division multiple access) y entre ranuras de tiempo necesarias en TDMA (time division multiple access), representan una utilización subóptima de la capacidad del sistema, ya que se pierden porciones del espectro (entre los canales de frecuencia) o de tiempo (entre las ranuras de tiempo), según el caso. Adicionalmente, las funciones de conmutación de canales en los casos de FDMA y TDMA incrementa las complejidades operacionales y decrementa la capacidad del sistema.

Un sistema que trabaje bajo CDMA (code division multiple access) maximiza su capacidad porque cada usuario utiliza toda la banda de frecuencia y mantiene su código único permanentemente, y por lo tanto no hay pérdida de "espacio" entre códigos. Los dos problemas básicos en el diseño de sistemas inalámbricos para el procesamiento de la voz son: el desvanecimiento debido a los multitrayectos típicos de los enlaces de radio y las interferencias provenientes de otros usuarios. Las señales asociadas a la técnica del amplio espectro (spread spectrum) son efectivas para minimizar los problemas inherentes a las multitrayectorias ya que su gran ancho de banda introduce diversidad de frecuencias. También son útiles para contrarrestar las interferencias del medio debido, igualmente, a su extenso ancho de banda.

Como se puede apreciar, los sistemas inalámbricos deben incorporar múltiples sistemas de acceso para hacer un uso eficiente del ancho de banda y la infraestructura del canal de radio, minimizando costos y maximizando desempeño. A continuación se darán a conocer los aspectos más resaltantes de las técnicas empleadas.

TDMA.- En los sistemas inalámbricos que emplean el TDMA como técnica de acceso se tiene que gran cantidad de usuarios comparten el tiempo de una frecuencia portadora común, para comunicarse con su estación base. A cada usuario se le asigna una ranura de tiempo dentro de la trama, tanto en la dirección usuario-estación base como en la contraria. En la comunicación estación base-usuario, la estación base irradia a sus usuarios activos mediante un formato TDM (time division multiplex). En el sentido inverso, cada usuario activo transmite solamente en su ranura de tiempo correspondiente. Entre ranura y ranura de tiempo deben dejarse los denominados tiempos de guarda, para evitar la interferencia entre los usuarios producto de los diferentes tiempos de propagación. Cada ranura de tiempo de la trama posee: bits de datos, bits de sincronización, adaptación, control, tiempos de guarda, etc. TDMA tiene la ventaja de poder ajustar la velocidad de flujo de información hacia y desde un usuario en particular, con la simple asignación de más ranuras a ese usuario. Otra ventaja radica en el hecho de que las limitaciones de potencia de transmisión son menores, ya que las interferencias entre usuarios es controlada con la asignación de las ranuras de tiempo.

FDMA.- En FDMA a cada usuario de una estación base le corresponde una pequeña porción del ancho de banda, con la ventaja de poder transmitir en todo momento. Entre las frecuencias asignadas a cada usuario debe dejarse una pequeña banda de guarda que evite la interferencia entre uno y otro. Existen limitaciones en cuanto a la potencia de transmisión, para evitar interferencias entre usuarios. La comunicación desde la estación base hacia los usuarios si se va a realizar dentro de una misma banda de frecuencia, diferente a las empleadas en el sentido usuario-estación base. Muchas veces FDMA se combina con TDMA, de la siguiente manera: dentro de cada celda se utiliza TDMA, mientras que diferentes frecuencias de portadora, FDMA, son usadas en cada una de las celdas del sistema. La reutilización de frecuencias es permitida unicamente si las celdas en cuestión están lo suficientemente separadas como para minimizar las interferencias.

CDMA.- Con la aplicación de esta técnica lo que se busca es poder soportar de manera simultánea, múltiples usuarios dentro del mismo ancho de banda. Cada receptor CDMA recobra solamente la información que es dirigida a éste, y el resto de las señales las interpreta como ruido blanco. Lo que se hace en CDMA, a diferencia de TDMA y FDMA, es no hacer asignaciones ni de ranuras de tiempo o frecuencias. El receptor no tiene que reconocer correctamente cada uno de los elementos del mensaje. La estación puede comunicarse simultáneamente con múltiples usuarios. Cada receptor solamente necesita una cantidad determinada de elementos (cuatro o más, por ejemplo), para descifrar su secuencia correspondiente. Una ventaja del CDMA es que está poco limitado en capacidad. En los sistemas FDMA; por ejemplo, una vez que todas las frecuencias están ocupadas, ningún otro usuario puede ser adicionado sin crear serios problemas de interferencia. En un sistema CDMA, sin embargo, cada usuario adicional crea un pequeño incremento del ruido blanco que ven los demás usuarios dentro del ancho de banda.

Amplio espectro (spread spectrum).- Con esta técnica, las señales son esparcidas sobre un ancho de banda mucho mayor al normalmente requerido, mediante la combinación de la señal original con una señal pseudoaleatoria. Las señales resultantes (amplio espectro) operan a una densidad de potencia mucho menor que las señales originales.

En los sistemas de comunicación inalámbricos existe una importante variedad de métodos de modulación y demodulación. A continuación se describirán los mecanismos de modulación y demodulación realizados en un sistema CDMA de amplio espectro, también denominado W-CDMA. La intención es ilustrar con un ejemplo el tratamiento que sufre la señal de voz en este tipo de ambientes. El sistema de interés usa técnicas de detección coherente (CD-coherent detection) y un bloque supresor de interferencias (ICS-interference canceller system) para mejorar la capacidad del sistema. Se utilizan códigos de pseudo ruido (PN-pseudo noise) y Walsh/Hadamard para esparcir el espectro y alcanzar mínimas interferencias entre los canales de tráfico y control. Se emplea un codificador robusto de señales de voz para alcanzar una adecuada calidad de la señal en sistemas ruidos, y suministra hasta 128 canales de voz por celda.

El sistema W-CDMA ha sido diseñado para transmitir datos a una velocidad constante. Canales pilotos son necesarios para la detección coherente. El sistema emplea: la técnica ortogonal/no-ortogonal para el esparcimiento del espectro, la codificación para corrección de errores conocida como "forward error correction" y la repetición simbólica en las etapas de modulación. Los canales de señalización e información son codificados utilizando códigos de convolución. En el enlace de la estación base al usuario, los bits de control de potencia, señalización e información son multeplexados en el tiempo (TDM-time division multiplexed) porque la disponibilidad de códigos ortogonales es limitada. Los canales en este caso son esparcidos en los códigos PN y ortogonal. El código PN es parte de una M-secuencia con periodo de 232-1. Todos los canales de la estación base están caracterizados por códigos Walsh/Hadamard. En el enlace contrario (usuario-estación base), la señal de entrada es esparcida en la misma combinación de códigos descrita anteriormente. Los canales de señalización, piloto y de tráfico de la información se caracterizan por códigos Walsh/Hadamard.

En cuanto a la codificación de la voz podemos decir lo siguiente: un codificador de forma de onda que trabaja con modulación por codificación de pulso del tipo diferencial y adaptativo (ADPCM) de 32 Kbps es utilizado. Este codificador usa un predictor adaptativo con estabilidad garantizada y un cuantificador adaptativo dependiendo de la energía de la señal de voz. El codificador mantiene consistente la calidad de la voz, a pesar de los altos índices de errores (BER) característicos de los ambientes de radio.

El rápido avance de la tecnología de los circuitos integrados del estado sólido ha impulsado el crecimiento de los sistemas de comunicación inalámbricos desde el punto de vista comercial. La tecnología apunta hacia la fabricación de componentes de alto desempeño, baja potencia, tamaños pequeños, bajo costo y alta eficiencia. El uso extendido de los circuitos integrados en los sistemas de voz inalámbricos ha ocacionado un mejoramiento significativo tanto de la confiabilidad como del desempeño de los equipos receptores. Estas tendencias han incrementado el uso de las técnicas de procesamiento de señales basadas en componentes de silicio, las cuales incluyen técnicas de procesamiento de señales analógicas discretizadas en el tiempo (tales como circuitos de capacitores conmutados y moduladores delta-sigma), así como técnicas avanzadas de procesamiento digital.

La circuitería analógica dominó las comunicaciones inalámbricas en sus primeros momentos; sin embargo, el procesamiento digital de señales está muy bien establecido hoy en día en las funciones de los modems de banda base, tales como codificación y decodificación de la voz, codificación y decodificación de canales, detección y "ecualización". Los receptores de conversión digital están caracterizados por el principio de utilizar la propiedad "aliasing" inherente del proceso de muestreo para realizar el demodulador. Este tipo de receptores típicamente usan una arquitectura superheterodina, donde la traslación de frecuencia analógica es empleada para mover el espectro RF recibido a valores por debajo de la frecuencia intermedia (IF). La digitalización ocurre a estos niveles (por debajo de la IF). Después de ésto, las técnicas de procesamiento digital se utilizan para extraer la información. Las técnicas de procesamiento digital incluyen: síntesis directa de frecuencia digital, conversión digital, filtraje digital de alta velocidad, y técnicas multivelocidad tales como decisión e interpolación.

Existen muchos factores que han permitido el uso del procesamiento digital a niveles de IF. Ellos incluyen los avances y disponibilidad de bajos costos, alta velocidad de los convertidores A/D, el incremento de los niveles de integración, la buena relación costo/desempeño, la gran flexibilidad, el incremento de la robustez y su poco mantenimiento. Una de las grandes ventajas de los receptores de conversión digital es la posibilidad de que los mismos puedan ser utilizados en terminales multimodo los cuales comparten similares bandas RF/IF, filtros conmutados, y un procesador digital de señales basado en un microprocesador programable para procucir ahorros en integración y pruebas. Los receptores de conversión digital tratan la señal de la siguiente manera: la señal RF recibida es filtrada en un "multiplexer", y pasa a través de un amplificador de bajo ruido. Luego de pasar por un filtro pasabanda, la señal es dividida y colocada a un mezclador de cuadratura. Es mezclador es alimentado por un oscilador local (LO), y una versión de la señal del LO trasladada 90 grados, la cual es de hecho la frecuencia portadora RF. El pasabanda RF es verdaderamente trasladado a bandabase, y el receptor puede ahora procesar totalmente el espectro RF en banda base.

El rechazo a las interferencias es importante por muchas razones. La capacidad celular está inherentemente limitada por interferencias, particularmente por la interferencia co-canales (CCI-co-channel interference) y la interferencia entre canales adyacentes (ACI-adjacent-channel interference). Una solución para combatir la CCI y la CCO es aumentar el número de celdas y decrementar la potencia, pero lo primero es costoso. Las técnicas de rechazo a las interferencias representan una alternativa más económica. Adicionalmente, con el avance tecnológico tenemos que muchos sistemas de voz inalámbricos son sometidos a procesos graduales de migración hacia dichas tecnologías, en cuyo caso las técnicas de rechazo a las interferencias son muy útiles para facilitar la compatibilidad en los procesos de migración anteriormente nombrados; por ejemplo, debe existir compatibilidad en la co-utilización de una banda celular existente con nuevos y extrechos anchos de banda cuando se implementan sistemas celulares digitales que utilizan como técnicas de acceso el CDMA o el TDMA.

Las técnicas de rechazo a las interferencias tienen su raíz en aplicaciones militares, pero cada vez más el interés por las mismas se ha venido incrementando en el ámbito industrial, debido a su aplicabilidad en las comunicaciones inalámbricas comerciales. El filtro predictivo es una técnica simple y de las primeras usadas, la cual ha sido sustituida por muchas técnicas de rechazo a las interferencias nuevas y capacez de cumplir con los objetivos con la menor distorsión y dentro de una amplia variedad de condiciones de la señal. Al trabajar con sistemas de secuencia directa de amplio espectro (DSSS-direct sequence spread spectrum), usamos filtros adaptativos, convertidores A/D adaptativos y técnicas no lineales. En el caso de sistemas que no trabjan con amplio espectro se usan "ecualizadores" adaptativos, algoritmos de módulos constantes (CMA-constant modulus algorithm), redes neurales, correlación espectral, técnicas no lineales y algunas técnicas miceláneas.

Las entidades que conforman una red inalámbrica para el servicio de voz son: las estaciones móviles de los suscriptores (CCSs-cellular subscriber stations), las estaciones bases (BSs-base stations), los centros móviles de conmutación (MSCs-mobile switching centers), los registradores de localización local (HLRs-home location registers) y los registradores de localización del visitante (VLRs-visitor location registers).

Estaciones móviles de los suscriptores.- En la interfaz red-usuario, las CSSs terminan el enlace de radio del lado del usuario. Mientras las capas físicas asociadas con cada una de las técnicas de acceso estudiadas (sistemas celulares analógicos, TDMA y CDMA) difieren considerablemente, el control de llamada para las tres es esencialmente la misma. Cambios fundamentales para el control de la llamada a nivel de las CSSs podrían ser necesarias cuando 1) el grupo de servicios ofrecido por los proveedores de servicio se expanden significativamente; por ejemplo, cuando los servicios multimedia inalámbricos vienen a ser una realidad y 2) los niveles de inteligencia de los CSSs cambian.

Estaciones base.- El principal rol de las BSs es el de terminar el enlace de radio del lado de la red, en una interfaz usuario-red. Este envuelve un elemento de control así como procesamientos a nivel de RF, IF y banda base. Los controladores de las Bss están limitados a procesar la información directamente relacionada al establecimiento, mantenimiento y liberación de uno o más enlaces de radio.

Centros móviles de conmutación.- Como complemento a las funciones de procesamiento de la llamada, normalmente desarrollada por una oficina central, los MSCs tipicamente:

- Seleccionan y cordinan la radiodifusión de los niveles de los parámetros del sistema.

- Procesan los registros de la CSS.

- Interrogan sobre los registros de localización.

- Manejan los procesos de paginamiento.

- Seleccionan la mejor BS disponible para el manejo de la llamada.

- Establecen la conexión entre la red telefónica pública conmutada (PSTN-public switched telephone network) y la BS asignada para manejar la llamada.

- Cordinan las actividades de colgado.

Registro de localización local.- Los HLRs son usados para soportar el "roaming" automático. Cada sistema posee uno o más HLRs asociados con el mismo, cada uno responsable por el mantenimiento de una serie de registros para un grupo de CSSs, tales como:

- Un número de identificación (MIN-mobile identification mobile).

- El número serial electrónico de fábrica.

- El conjunto de características a las cuales la CSS se ha suscrito.

- Datos y perfiles de actualización.

- El estado del CSS (activo o inactivo).

Cada CSS es asignado a un HLR cuando éste es colocado en servicio y se le asigna un MIN. Una CSS puede tener múltiples MINs; en ese caso, debe estar servido por varios HLRs.

Registro de localización del visitante.- Los VLRs son usados en conjunto a los HLRs para el soporte del "roaming" automático. Los VLRs desarrollan dos funciones, a saber:

- Localizar a la CSS para el envío de una llamada.

- Actúa como almacenador de información temporal y local del suscriptor, la cual es obtenida desde los HLRs mediante los perfiles de transferencia durante el registro de la CSS.

Teniendo disponibles los perfiles del usuario de manera local, reduce el tráfico (de señalización intersistemas) en la red y mejora los tiempos de inicialización de la llamada.

Muchos de los esfuerzos en el desarrollo de las comunicaciones inalámbricas se han hecho en el área de la transmisión de radio, donde la meta ha sido incrementar la eficiencia del espectro y la capacidad de los canales de radio. Sin embargo hay interesantes retos en alcanzar redes mezcladas para cubrir las necesidades de los ambientes multimedia, alta densidad y alta mobilidad. Los usuarios en último caso lo que buscan es poder comunicarse en cualquier momento y desde cualquier lugar, mediante cualquier medio de comunicación. Para tal fin, la red en cuestión tiene que tener la capacidad para verificar la clase de servicio de la llamada, obtener información referente a la localización del usuario e interpretar la información de enrrutamiento y la vía que toma la llamada. Las facilidades previas son posibles gracias a las funciones de control y señalización de la red.

Funciones de control de llamadas.- En los sistemas de comunicación personal son necesarias las capacidades de transferencias para poder garantizar una buena calidad del servicio, ante las condiciones cambiantes de los ambientes de radio. La transferencia es la característica de tiempo más crítica, para asegurar la continuidad de cualquier llamada (o cualquier relación entre la unidad móvil y la red). La transferencia está relacionada con el acceso, los recursos de radio, y el control de la red y tiene un impacto significativo en la capacidad y el desempeño del sistema. El proceso de transferencia envuelve tres etapas sucesivas: medición, iniciación y control de la transferencia (estrictamente dependiente del tipo de acceso escogido) y localización de los esquemas del canal. En la fase de medición, tanto el terminal móvil como la red estiman la calidad de transmisión cuando la conexión se ha iniciado, siguiendo al mismo tiempo con atención los canales y celdas que estarían disponibles para la formación de un nuevo camino en caso de ser necesario. Un proceso de transferencia es inicializado en cualquier momento en que se detecte que la calidad de la transmisión se ha ido por debajo de un valor límite pre-establecido. Una vez que se ha decidido hacer una transferencia a través de un proceso de control de llamada específico, un nuevo camino es establecido; entonces la conexión se cambia al nuevo camino y se libera el camino antiguo.

Enrrutamiento de la llamada.- Un sistema de comunicación personal inalámbrico le permite a los suscriptores hacer y recibir llamadas dentro y fuera (roaming) de los límites del área de cobertura radial de su estación base. La red es responsable por el enrrutamiento de las llamadas externas que entran al área de cobertura radial propia del usuario, y a su vez permite al suscriptor hacer llamadas hacia lugares fuera de su área. Roaming implica que 1) la misma interfaz aérea es aplicada a ambas redes, a menos que terminales en modo dual sean adoptados; y 2) ambas redes puedan acceder a la información clásica del usuario en los registros de localización local (HLRs-home location registers) y los registros de localización del visitante (VLRs-visiting location registers) de cada una de las otras redes.

Cuando un suscriptor hace una llamada hacia cierto sitio fuera de su área, el VLR usa la información que éste ha obtenido acerca del suscriptor, para forzar los privilegios correctos de la llamada. Para recibir llamadas desde afuera; sin embargo, el conmutador de origen (el cual ancla el número directorio del usuario) necesita preguntar al HLR por un número de enrrutamiento para que la llamada externa que entra pueda ser enrrutada.

Protocolos de señalización.- Los protocolos de señalización están típicamente definidos de acuerdo a las configuraciones lógicas de la red para permitir un control eficiente de la llamada. La señalización está dividida en dos categorías: señalización de acceso (usuario-interfaz de la red) y señalización de la red (señalización internodos). Para alcanzar las capacidades y el crecimiento necesario, la señalización en la interfaz de radio ha sido desarrollada en base a los protocolos de señalización ISDN, tomando en consideración solamente ciertos elementos específicos. La interfaz red-usuario (UNI-user network interface) consta de tres capas, a saber: control de llamada (CC-call control), manejo de la mobilidad (MM-mobility management), y manejo de la transmisión de radio (RT-radio transmission management). Los mensajes CC son definidos en base a los protocolos de señalización para ISDN UNI, por ejemplo Q.931, para garantizar la interconectividad con ISDN y la expansión hacia futuros servicios inteligentes. Por su parte, los mensajes MM y RT son definidos con énfasis en el uso eficiente de las frecuencias de radio.

El protocolo de señalización entre los nodos de la red está basado en el Sistema de Señalización 7 (SS7-signaling system 7). Este tipo de señalización está clasificada en la "relacionada con el circuito" y la "no relacionada con el circuito". Las señales relacionadas con el circuito se basan en la parte del usuario del ISDN (ISUP- isdn user part), con algunas mejoras tales como el número "roaming" y elementos de información específica del móvil. Las señales no relacionadas con el circuito fueron desarrolladas mediante la definición de la parte de aplicación móvil (MAP-movil application part), así como por un elemento del servicio de aplicación (ASE-application service element) sobre la parte de control de conexión de señalización (SCCP-signaling connection control part) y la parte de aplicación de las capacidades de transacción (TCAP-transaction capabilities application part).

Las comunicaciones de voz inalámbricas son un proceso que ha revolucionado tanto los servicios de telecomunicaciones como la forma mediante la cual las personas hacen uso de los mismos. El crecimiento de suscriptores de la comunicación personal inalámbrica se ha extendido de una manera asombrosa en los últimos años y se prevé un comportamiento similar en lo sucesivo, lo cual se ve reflejado en los grandes esfuerzos realizados a nivel de ingeniería y el desarrollo de estándares a nivel mundial que han afianzado este proceso.

Los avances tecnológicos han permitido el incremento de la capacidad y cobertura de las comunicaciones de voz inalámbricas y el decremento tanto del tamaño de las celdas como de los niveles de potencia han hecho de este medio de comunicación muy atractivo desde el punto de vista económico y funcional. La comunicación personal inalámbrica se ve más afectada por los efectos de interferencias provenientes de otras fuentes de RF que por ruidos como el térmico y los ocasionados por el hombre, por lo que se han hecho importantes esfuerzos en desarrollar técnicas para el rechazo a las interferencias, que se originaron en aplicaciones militares y ya se han extendido al ámbito comercial.

El repunte de esta rama de las telecomunicaciones ha exigido sistemas donde se haga un aprovechamiento eficiente del espectro para garantizar un canal de comunicación con una gran capacidad y una elevada calidad. En tal sentido, se ha tendido que decrementar el tamaño de las celdas para aumentar la capacidad, mientras que el uso del espectro se ha optimizado mediante la aplicación de técnicas de múltiples accesos cuyo objetivo es asignar una única frecuencia, tiempo o código a cada suscriptor. El uso extendido de los circuitos integrados en los sistemas de voz inalámbricos ha permitido incorporar tanto técnicas de procesamiento de señales analógicas discretizadas en el tiempo, como técnicas avanzadas de procesamiento digital, lo cual ha mejorado significativamente la confiabilidad y el desempeño de los equipos receptores.

El uso eficiente del espectro y la capacidad de los canales de radio son tan importantes como el poder contar con una red que tenga unas funciones adecuadas de control y señalización, de forma tal que los usuarios puedan comunicarse en cualquier momento y desde cualquier lugar, objetivo básico de un sistema de voz inalámbrico.

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Biografía.-

Luis A. Rosas Aparicio. Nacido en Caracas, Venezuela el 19 de enero de 1967. Ingeniero Electrónico egresado de la Universidad Simón Bolívar en el año 1991. Desde el año 1991 trabaja para la Gerecia General de Gas de la Empresa Corpoven S.A., como Ingeniero de Mantenimiento del Sistema SCADA de la Red Nacional de Gasoductos.