Acceso a sistemas truncados
Si el número de canales disponibles para todos los usuarios de un sistema
de radio es menor que el número de posibles usuarios, entonces a ese sistema
se le llama sistema de radio truncado. El truncamiento es el proceso por el
cual los usuarios participan de un determinado número de canales de forma
ordenada. Los canales compartidos funcionan debido a que podemos estar
seguros que la probabilidad de que todo el mundo quiera un canal al mismo
tiempo es muy baja. Un sistema de telefonía celular como GSM es un sistema
de radio truncado, porque hay menos canales que abonados que posiblemente
quieran usar el sistema al mismo tiempo. El acceso se garantiza dividiendo
el sistema en uno o más de sus dominios: frecuencia, tiempo, espacio o
codificación.
FDMA ("Frecuency Division Multiple Access") es la manera más común de
acceso truncado. Con FDMA, se asigna a los usuarios un canal de un conjunto
limitado de canales ordenados en el dominio de la frecuencia. Los canales de
frecuencia son muy preciados, y son asignados a los sistemas por los cuerpos
reguladores de los gobiernos de acuerdo con las necesidades comunes de la
sociedad. Cuando hay más usuarios que el suministro de canales de frecuencia
puede soportar, se bloquea el acceso de los usuarios al sistema. Cuantas más
frecuencias se disponen, hay más usuarios, y esto significa que tiene que
pasar más señalización a través del canal de control. Los sistemas muy
grandes FDMA frecuentemente tienen más de un canal de control para manejar
todas las tareas de control de acceso. Una característica importante de los
sistemas FDMA es que una vez que se asigna una frecuencia a un usuario, ésta
es usada exclusivamente por ese usuario hasta que éste no necesite el
recurso.
TDMA ("Time Division Multiple Access") es común en los sistemas de
telefonía fija. Las últimas tecnologías en los sistemas de radio son la
codificación de la voz y la compresión de datos, que eliminan redundancia y
periodos de silencio y decrementan el tiempo necesario en representar un
periodo de voz. Los usuarios acceden a un canal de acuerdo con un esquema
temporal. Aunque no hay ningún requerimiento técnico para ello, los sistemas
celulares, que emplean técnicas TDMA, siempre usan TDMA sobre una estructura
FDMA. Un sistema puro TDMA tendría sólo una frecuencia de operación, y no
sería un sistema útil. TDMA es un concepto bastante antiguo en los sistemas
de radio.
En los sistemas modernos celulares y digitales, TDMA implica el uso de
técnicas de compresión de voz digitales, que permite a múltiples usuarios
compartir un canal común utilizando un orden temporal. La codificación de
voz moderna, reduce mucho el tiempo que se lleva en transmitir mensajes de
voz, eliminando la mayoría de la redundancia y periodos de silencio en las
comunicaciones de voz. Otros usuarios pueden compartir el mismo canal
durante los periodos en que éste no se utiliza. Los usuarios comparten un
canal físico en un sistema TDMA, donde están asignado unos slots de tiempo.
A todos los usuarios que comparten la misma frecuencia se les asigna un slot
de tiempo, que se repite dentro de un grupo de slots que se llama trama. Un
slot GSM es de 577 µs, y cada usuario tiene uso del canal (mediante su slot)
cada 4.615 ms (577 µs 8 = 4.615 ms), ya que en GSM tenemos 8 slots de
tiempo.
SDMA ("Space Division Multiple Access") se usa en todos los sistemas
celulares, analógicos o digitales. Por tanto, los sistemas celulares se
diferencian de otros sistemas de radio truncados solamente porque emplean
SDMA. Los sistemas de radio celulares, como ya vimos en la introducción a
los sistemas celulares, permiten el acceso a un canal de radio, siendo éste
reutilizado en otras celdas dentro del sistema. Como vimos, el factor que
limita SDMA es el factor de reutilización de frecuencia (interferencia co-canal).
FHMA es un sistema de acceso múltiple digital, en el cual, las
frecuencias de las portadoras de los usuarios individuales se varían de
forma pseudoaleatoria dentro de un canal de banda ancha. Los datos digitales
se dividen en ráfagas de tamaño uniforme que se transmiten sobre diferentes
portadoras.
Excepto en situaciones especiales, la información vía radio se mueve en
modo dúplex, que significa que para cada transmisión en una dirección, se
espera una respuesta, y entonces se responde en la otra dirección. Hay dos
formas principales de establecer canales de comunicaciones dúplex.
Debido a que es difícil y muy caro construir un sistema de radio que
pueda transmitir y recibir señales al mismo tiempo y por la misma
frecuencia, es común definir un a canal de frecuencia con dos frecuencias de
operación separadas, una para el transmisor y otra para el receptor. Todo lo
que se necesita es añadir filtros en los caminos del transmisor y del
receptor que mantengan la energía del transmisor fuera de la entrada del
receptor. Se podría usar una antena común como un sistema de filtrado
simple. Los sistemas de filtrado se llaman duplexores y nos permiten usar el
canal (par de frecuencias) en el modo full-duplex; es decir, el usuario
puede hablar y escuchar al mismo tiempo.
Muchos sistemas de radio móviles, como los sistemas de seguridad
públicos, no requieren la operación full-dúplex. En estos sistemas se puede
transmitir y recibir en la misma frecuencia pero no en el mismo tiempo. Esta
clase de dúplex se llama half-dúplex, y es necesario que un usuario de una
indicación de que ha terminado de hablar, y está preparado para recibir
respuesta de otro usuario.