Tecnologia Actual y Futuras

1.2 Segunda Generacion (2G).

Se le da por nombre de segunda generacion, al grupo de sistemas que iniciaron o evolucionaron hacia la utilizacion de tecnicas digitales para realizar las transmisiones. Aqui es donde se hace obvia la frontera entre la primera y la segunda generacion de telefonia celular: el cambio analogo digital. Las redes de la segunda generacion presentaban una capacidad mucho mayor con respecto a los de la primera generacion. Se logro dividir un canal de frecuencia para poder ser utilizado simultaneamente por varios usuarios, esto, gracias a las tecnicas digitales de division por tiempo o codigo. Gracias a las tecnicas digitales se podia dividir un espacio de tiempo muy pequenio entre varios usuarios, como el espacio de tiempo era pequenio los usuarios no notaban esta division. Tambien la estructura de las celulas se modifico: el area de cobertura se dividio en macro, micro y pico celulas (respecto al area de cobertura y al trafico esperado), esto aumento la capacidad de los sistemas aun mas. El tamanio de las celulas era escogido de acuerdo a calculos probabilisticos y estadisticos, los cuales relacionaban el trafico esperado en un area con la capacidad del sistema.

La segunda generacion entro en funcionamiento hacia 1991, existen cuatro estandares principales para los sistemas de segunda generacion: Global System for Mobile Communications (GSM), Digital AMPS (D-AMPS) o tambien llamado TDMA, Code Division Multiple Access (CDMA IS-95), y Personal Digital Cellular (PDC). De estos cuatro, GSM fue sin duda el que mas exito tuvo. Estos sistemas se expandieron rapidamente por el mundo. En Europa se adopto GSM y tambien en gran parte de el mundo. En Norteamerica se ocupo principalmente D-AMPS y en Japon PDC.

D-AMPS (IS-54), fue aceptada en Norte America principalmente. Este estandar fue creado con el antecedente de ser compatible con el estandar analogico AMPS. Aqui se utiliza un canal digital de control (DCCH) en comparacion con el canal analogo de control del sistema AMPS. Asimismo los canales de trafico se vuelven digitales, y es necesaria la adicion de mas informacion para poder ser entendidos en el receptor. Este estandar tiene su base en el esquema TDMA al igual que GSM.

CDMA (IS-95), este sistema incorpora una nueva interfaz aerea. CDMA ya no divide una canal de frecuencia en slots de tiempo, ahora, utiliza un codigo para separar la transmision de un usuario de otro, esto es, a un usuario se le agrega un codigo y a otro usuario se le da uno distinto. Esto como ya se menciono se explicara posteriormente. Los principios del sistema CDMA, son tambien la base para los sistemas de 3G. En cuanto a PDC este fue un sistema creado en Japon, desafortunadamente este no fue muy aceptado fuera de el. Sin embargo esto no detuvo a sus creadores y fue Japon uno de los paises pioneros en varias areas de investigaciones para desarrollar la 3G. Las ventajas que ofrecian estos nuevos sistemas fueron:

_ Mayor calidad de voz

_ Menores costos de operacion de las terminales

_ Mayor nivel de seguridad

_ Roaming internacional

_ Soporte para terminales de menor potencia

_ Una mayor variedad de servicios

Aunque todos estos sistemas pudieran o no parecerse, es cierto que todos ellos debian ser competitivos, es por esto que entre ellos proveian un cierto tipo y numero de servicios.

Podriamos dividirlos en tres tipos: tele servicios, servicios portadores y servicios suplementarios. En la siguiente tabla estan enlistados.

Categoriade servicio Servicios

Tele servicios Transmision de datos a 300, 1200, 2400, 4800, 9600 bps en modo duplex asincrono, transparente y no transparente, con interconexion a RTC y RDSI.

Transmision de datos desde 2400 hasta 9600 bps en modo duplex asincrono, transparente y no transparente, con interconexion a las redes publicas de conmutacion de paquetes.

Servicios portadores Transmision de datos a 300, 1200,2400, 4800, 9600 bps en modo duplex asincrono, transparente y no transparente,con interconexion a RTC y RDSI.

Transmision de datos desde 2400 hasta 9600 bps en modo duplex asincrono, transparente y no transparente, con interconexion a las redes publicas de conmutacion de paquetes.

Servicios suplementarios Llamadas en espera Llamadas perdidas

Estos sistemas tuvieron una gran aceptacion en el mundo, principalmente GSM, el cual fue instalado en Europa partes de Asia, Africa y America y que hasta el anio 2001contaba con cerca del 67% del total de los usuarios de telefonia movil digital en el mundo [1]. Pero tambien los otros sistemas han tenido su aceptacion y su crecimiento.

1.3 Segunda Generacion avanzada (2.5G).

La generacion 2.5, es el nombre con el cual se designa a la evolucion de los sistemas 2G, y representan a la mayoria de los sistemas establecidos en el mundo, pero en este caso la evolucion no fue tan radical como el paso de 1G a 2G. La frontera entre 2G y 2.5G es algo no definido por completo, pero se basa en los servicios ofrecidos por los sistemas para el usuario y para intentar incrementar la capacidad de transmision. Estos nuevos servicios se vienen a adicionar a los ya proveidos en la 2G. Se siguen clasificando en los tres tipos principales: tele servicios, servicios portadores y servicios suplementarios. Pero el problema del sistema GSM, es la baja tasa de transmision de la interfaz aerea.

El sistema basico GSM solo podia proveer un tasa de transmision de datos de 9.6 Kbps, posteriormente se especifico un tasa de 14.4 Kbps. Con estas velocidades y para poder proveer de todos estos servicios a los usuarios, es necesario el incrementar la capacidad del sistema, es por esto que la 2G se caracteriza tambien por la utilizacion de una o de varias de las siguientes tecnologias: High-Speed Circuit-Switched Data (HSCSD), General Packet Radio Services (GPRS), y Enhanced Data Rates for Global Evolution (EDGE).

HSCSD es la tecnologia mas facil para incrementar la velocidad, lo que hace esta tecnica es utilizar mas de un slot de tiempo para la conexion, con esto, se multiplica la tasa de transferencia a un multiplo entero de 9.6 Kbps, con esto se capacita al sistema para aplicaciones de tiempo real. Este metodo es sin duda el mas barato, pues solo requiere un software que sea capaz de manejarlo, y obviamente, telefonos con el soporte necesario. Pero el precio esta en los recursos del sistema, ya que se hace uso de los slots de tiempo, aun cuando no se transmita nada. Y esto, en lugares de alto trafico, es casi imposible de sostener. Sin embargo, esta tecnica, no es muy usada, ya que la mayoriade los fabricantes se han decidido por GPRS.

GPRS eleva las tasas de transmision hasta 115Kbps, o incluso mas alto si nos olvidamos de la correccion de errores, esto es algo equivalente a una trama de 8 slots. Pero lo mas importante es que este sistema es por switcheo, y por tanto los recursos del sistema nos son utilizados  continuamente, solamente cuando se transmite algo. GPRS es bueno para aplicaciones que no sean de tiempo real, tales como correo electronico o navegacion por internet. La utilizacion de un sistema GPRS es mucho mas caro que un sistema HSCSD. Ya que la red necesita nuevos componentes. Este salto fue necesario, ya que sin el GSM no hubiera sobrevivido tanto como lo ha hecho. Incluso este sistema es ya una primera exploracion dentro de lo que serian los estandares para la 3G. Por ultimo, EDGE, originalmente pensado para GSM, posteriormente fue utilizado por varios estandares. La idea que se propone en EDGE, es la de un nuevo esquema de modulacion llamado eight-phase shift keying (8PSK). Esto no causa conflictos con la modulacion Gaussian minimum shift keying (GMSK) y solo se necesita de una actualizacion del software de la radio base. Pero aun asi ,el inconveniente viene en que solo puede ser utilizado dentro de cortas distancias, ya que en grandes areas de cobertura es necesario GMSK.

Estos tres metodos pueden combinarse la combinacion de GPRS y EDGE se llama Enhanced GPRS (EGPRS). EGPRS, puede proveer de una tasa de incluso 384 Kbps, pero utilizando todos los recursos de un canal de transmision. ECSD, es la combinacion de EDGE y HSCSD.

Tambien IS-95 (CDMA) es de los servicios mas rapidos con velocidades de hasta 144Kbps, colocandose en la segunda posicion, atras de GSM fase II.

Actualmente el mercado mundial de telefonia celular esta repartido de la siguiente manera:

GSM- 69.83%

CDMA-12.85%

TDMA-9.48%

PDC-5.29%

Otras-2.55%

Fuente EMC World Cellular Database, Marzo 2003.

1.4 Tercera Generacion (3G).

Hasta aqui hemos hablado sobre la historia. Pero que es lo que esta pasando en la actualidad? . Pues que todos estos sistemas de 2G y 2.5G tienen que evolucionar hacia la tercera generacion (3G). Y es que cuando las redes de comunicaciones celulares de 2da generacion (GSM en Europa, IS-136 e IS-95 en USA) no han terminado de desplazar por completo a las de 1ra generacion, en los ultimos anios ha habido una actividad muy fuerte de investigacion y desarrollo a nivel internacional para finalizar los estandares de 3G que, eventualmente y de manera gradual, substituiran a las  redes de 2G. Mientras esto sucede, ya se esta trabajando en algunos centros de investigacion en las tecnologias que constituiran las redes inalambricas de 4ta generacion (4G).

El cambio de 1G a 2G se produjo como una respuesta a la saturacion del espectro reservado para comunicaciones celulares (banda de 800 MHz). La tecnologiaTDMA (IS-136) logro multiplicar por tres el numero de usuarios que FDMA podia atender en un canal, y CDMA (en promedio) incremento este numero a 5. La introduccion de tecnologia inalambrica de 3G no se dara como respuesta, solamente, a la saturacion del espectro radioelectrico, sino con la finalidad de ofrecer nuevos servicios de telecomunicaciones, que necesiten mayores velocidades de transmision, a los usuarios. Estos servicios no solamente seran para transferencia de informacion entre usuarios sino tambien entre dispositivos portatiles que funcionaran a nombre de los usuarios. Con acceso a cualquier servicio de Internet Movil desde un dispositivo movil, en cualquier momento, en cualquier lugar, desapareceran los limites entre comunicacion, informacion, medios y entretenimiento. Se producira una verdadera convergencia de servicios.

Servicios

1.4.1 Servicios.

Como objetivo, se propone que los servicios deban cumplir lo siguiente:

Se pretende que los usuarios puedan disponer en un mismo terminal de diferentes servicios (p. e. Voz y navegacion Web al mismo tiempo), poniendo a su disposicion los recursos mas adecuados a su necesidad (p. e. paquetes para navegacion, circuito para voz) en cada momento de la conexion.

En cuanto a velocidad, los objetivos son distintos en cada entorno:

Medio rural: 144 kbps (objetivo 384 kbps), a velocidad maxima de 500 Km/h.

Zona suburbana: 384 kbps (objetivo 512 kbps), a 120 Km/h.

Interior, microcelulas: 2 Mbps.

Deberan soportarse servicios simetricos y asimetricos.

Itinerancia global.

Calidad comparable a la de la telefoniafija.

Todos estos nuevos servicios y especificaciones de los sistemas propuestos para la 3G se conjuntaron con la creacion de IMT-2000 y del 3GPP y 3GPP2.

Es importante mencionar la tecnologiaIP (Internet Protocol) basada en paquetes que constituira el nucleo de las redes 3G significara que podremos estar en linea de manera constante; "siempre conectados". Tambien se producira una necesidad creciente de interaccion entre usuarios moviles y las maquinas, y de maquina a maquina, a traves de conexiones inalambricas.

1.4.2 IMT-2000.

IMT-2000 es una iniciativa de la UIT para proporcionar acceso a una variedad de servicios de telecomunicaciones de las redes fijas y a otros servicios que son especificos de los usuarios moviles, por lo que las terminales pueden diseniarse para uso movil o fijo.

Las caracteristicas fundamentales de IMT 2000 son:

Cobertura completa para 144Kbps, preferible 384 kbps.

Cobertura y movilidad limitada para 2Mbps.

Alta eficiencia espectral.

Alta flexibilidad para nuevos servicios

Compatibilidad entre los diversos sistemas (cobertura mundial).

Las bandas de frecuencias: 1885 - 2025 MHz y 2110 - 2200 MHz, con el componente satelital limitado a 1980 - 2010 y 2170 - 2200 MHz, se encuentran actualmente identificadas y establecidas en todo el mundo para la operacion de los sistemas IMT-2000.

Por la trascendental importancia que reviste IMT 2000 para el ambito mundial de las Radio comunicaciones, el tema se ha incluido en el orden del diade la Conferencia Mundial de Radio comunicaciones del 2000, destacando lo relativo a la posible identificacion de bandas de frecuencias adicionales para la operacion de ese sistema.

El sistema IMT-2000 no es solo un sistema celular, si no que es una esfuerzo por proveer un sistema de comunicaciones convergente a nivel mundial, el cual incluya todo tipo de redes, incluyendo: sistemas satelitales, sistemas celulares terrestres (macro, micro y pico-celulas), sistemas alambrados y sistemas de acceso inalambrico. Todos estos desarrollos no se han venido dando al mismo tiempo en todo el mundo, por lo que los sistemas de 3G iran apareciendo poco a poco.

1.4.3 Propuestas Para 3G.

La mayoriade las redes de tercera generacion contemplan trabajar en las mismas bandas de frecuencia que las redes de segunda generacion existentes. El ancho de banda considerado es de 5 MHz, con lo cual se logra compatibilidad con redes existentes y se pueden proporcionar tasas de bit de 144Kbps y 384 Kbps con facilidad.

Fueron propuestos para IMT-2000 una gran multitud de sistemas, basados en diferentes tecnologias:

UWC-136/ATDMA (USA TIA TR-45.3)

Wims W-CDMA/CDMA (USA TIA TR-46.1)

NA W-CDMA/WCDMA (USA T1P1-ATIS)

cdma2000/WCDMA (USA TIA TR-45.5)

SAT-CDMA/49 LEO (South Korea TTA)

Dect Terrestrial (ETSI Project EP DECT)

TD-SCDMA/Time-Division Synchronous CDMA (China)

SW-CDMA/Satellite Wideband CDMA (European Space Agency)

SW-CDMA/Satellite Wideband Hybrid CDMA/TDMA (European Space Agency).

ICO RTT/ 10 MEO (ICO Global Communications)

W-CDMA/WCDMA (Japan ARIB)

CDMA II/Asynchronous DS-CDMA (South Korea TTA)

CDMA I /Multiband Synchronous DS-CDMA (South Korea TTA)

UTRA UMTS/UMTS Radio Access (ETSI SMG2)

Horizons/Horizons Satellite System (Inmarsat)

Dentro de estos estandares propuestos, son cuatro los que se han quedado como principales contendientes para ser elegidos; UTRA-UMTS-(WCDMA), cdma2000, Enhanced-GSM (que incluye: HSCSD, EDGE, GPRS) y UWC-136/EDGE, estos dos ultimos se basan en tecnologia parecida. Todavia se sigue discutiendo sobre cual de estos sistemas sera el indicado para englobar a las telecomunicaciones inalambricas para la 3G; pero el que mayor auge y popularidad ha tenido es UMTS.

Para los estandares PDC y GSM, el cual utiliza tecnologiade Acceso Multiple por Division de Tiempo (TDMA), la tecnologia dominante para la evolucion hacia tercera generacion es WCDMA llamada UMTS, aunque algunos fabricantes se inclinan por la tecnologiade GPRS que se apoyara en EDGE. La tecnologia WCDMA es del tipo asi­ncrona, con esparcimiento directo y tasa de transmision de 4.096 Mbps. El esquema WCDMA ha sido desarrollado como un esfuerzo conjunto entre ETSI (Instituto de Estandares en Telecomunicaciones y Electronica de Europa) y ARIB (Asociacion para Negocios y Radio Industria de Japon). WCDMA maneja canales de 1.25, 5, 10 y 20 MHz de ancho de banda, con tasas de transmision de 1.024, 4.096,8.192 y 16.384 Mbps respectivamente. Dentro de esta tecnologia, aun se encuentran dos opciones: FDD (Frequency Division Duplex) y TDD (Time Division Duplex). Para el estandar IS-136, el cual tambien utiliza tecnologia TDMA, la tecnologia dominante para la evolucion hacia tercera generacion es UWC (Universal Wireless Communications), la cual adoptara el modo de alta velocidad (136HS).El estandar UWC-136 contempla dos tecnologias complementarias:

136+ para ambientes exteriores, el cual ofrece un modo expandido de IS-136, usando las mismas frecuencias y anchos de banda (30KHz), para proporcionar tasas de bit de hasta 384 Kbps. La tecnologia136+ emplea modo FDD, con 8 ranuras por trama.

136HS, para ambientes interiores, el cual ofrece tasas de bit de hasta 2 Mbps, y maneja canales de 200 KHz y 1.6 MHz de ancho de banda. Esta tecnologia utiliza los modos FDD y TDD, con 16 y 64 ranuras por trama respectivamente. Ambas tecnologi­as manejan modulacion QAM, con longitud de trama de 4.615ms, codigo convolucional de tasa variable y salto en frecuencias opcional.

UWC-136, utiliza la tecnologiaATDMA (Advanced TDMA). Este usa tres diferentes tipos de portadoras: 30KHz, 200KHz y 1.6MHz. La portadora de 30KHz es la misma que utiliza IS-136, pero con diferente modulacion. La portadora de 200KHz utiliza los mismos parametros que la portadora de GSM-EDGE, esta es utilizada principalmente para trafico en exteriores y vehicular y provee tambien tasa de transmision de 384Kbps. La portadora de 1.6MHz, que es utilizada para cobertura en interiores,  la cual puede proveer tasas de 2Mbps.

El CDMAONE (IS-95), el cual se basa en la tecnologia CDMA, al igual que UMTS. Al principio se evolucionara a CDMA2000 1X, que brinda voz y datos con el doble de capacidad de voz que CDMAONE, y datos en paquetes a velocidades promedio de 144Kbps. Posteriormente, los operadores podran implementar la fase dos de CDMA2000, denominada CDMA20001xEV-DO. Dicha implementacion permite a los operadores ofrecer en forma dinamica velocidades de datos pico de 2.4Mbps cuando un usuario se encuentra realizando una transmision de datos unicamente, mientras que las capacidades de CDMA20001X se ofrecen cuando los usuarios usan voz y datos en forma simultanea. Los canales que se planea usar son multiplos de 1.25MHz (1, 3, 6, 9 y 12).

Estos tres sistemas UWC-136 y UTRA-UMTS-WCDMA y cdma2000 son los contendientes mas importantes dentro del IMT-2000, aunque esto es mas que nada por el tipo de sistemas antecesores. Es por esto que se crearon dos grupos el 3GPP y el 3GPP2

1.4.4 3GPP.

3GPP Third Generation Partenership Project o Proyectos de Asociacion para Tercera Generacion. Tambien conocida como sistema IMT-DS (Direct Spread). Creada en diciembre de 1998. 3GPP es una organizacion que desarrolla las especificaciones para los sistemas de 3G basados en la interfaz aerea UTRA de ETSI (UMTS) esta organizacion es responsable tambien por el futuro de las especificaciones de trabajo de GSM, incluye dentro de sus miembros a ETSI, ARIB, T1, Telecommunication Technology Association (TTA), Telecommunications Technology Committee (TTC), y China Wireless Telecommunications Standard (CWTS).

El 3GPP tiene ya establecidas las especificaciones para el sistema de 3G UMTS, uno de ellos es la utilizacion de la tecnologia de acceso WCDMA. Esta tecnologia contempla dos modos Frecuency division duplex (FDD) y Time division duplex (TDD).

1.4.5 3GPP2.

3GPP2 es la otra organizacion mayor de estandarizacion. Esta es la encargada del estudio sobre el sistema cdma2000, el cual esta tambien basado en la tecnologia de acceso CDMA. Conocida tambien, dentro de IMT-2000, como sistema IMT-MC. La principal diferencia entre 3GPP y 3GPP2 consiste en que 3GPP cambiaria completamente las especificaciones de la interfaz aerea. Mientras que 3GPP2 plantea una interfaz compatible con el sistema IS-95, ya que en Norte America la banda para 3G es la que utiliza el sistema IS-95. El estandar en el que se basa 3GPP es cdma2000.

Los miembros de 3GPP incluyen a: ARIB Association of Radio Industries and Businesses, CWTS China Wireless Telecommunication Standards Group, TIA Telecommunications Industry Association, TTA Telecommunications Technology Association, TTC Telecommunications Technology Committee.

Se esta acordando una solucion IP punto a punto basada en normas para redes CDMA2000 dentro de 3GPP2 (3G Partnership Project Two). 3GPP2 trabaja de manera estrecha con 3GPP para asegurarse de que la red central y la evolucion IP de las redes CDMA 3G sean congruentes con la de las redes WCDMA y viceversa.

1.5 Cuarta Generacion (4G).

Las redes de 3G estaran enfocadas hacia la transferencia de voz y datos con una velocidad maxima de 2 Mbps, velocidad que no es suficiente para proporcionar servicios verdaderamente multimedia (tales como transferencia de archivos de imagenes, video en tiempo real, etc.), los cuales requieren de velocidades que van hasta los 10 Mbps (equivalentes a las de las redes LANs ti­picas). Estos servicios multimedia de alta velocidad son el nicho que pretende atacar la tecnologia de 4G.

La diferencia basica entre una red de 3G y una de 4G, como se menciono es la tasa de bit disponible para el usuario. Mientras que las redes de 3G ofrecen accesos hasta de 384 Kbps, con picos de hasta 2 Mbps (con los que podriamanejar servicios de audio, datos e imagenes), las redes de 4G ofrecen accesos realmente multimedia, en las que podra manejarse la transferencia de video en tiempo real, con velocidades equivalentes a las de una LAN basica (10 Mbps) y mayores. Para lograr esto, se necesita manejar anchos de banda de al menos 20 MHz por canal, por lo que la tecnologiase considera de banda ancha. Puesto que la potencia necesaria para el transmisor es directamente proporcional al ancho de banda de la senial, el area de cobertura de una estacion base para red de 4ta generacion es de diametro reducido; por lo que se preve que se limitara al radio de una pico celula (hasta de 200 m de radio). Por tanto, la tecnologia inalambrica de 4ta generacion no vendra a sustituir a la de 3ra, sino a complementarla.

Los factores que pueden influir en el desarrollo de las redes de 4ta generacion son, entre otros:

_ El auge del Internet, que cada vez se utiliza mas por medios inalambricos.

_ La proliferacion de asistentes digitales personales y computadoras personales de bolsillo.

_ La disponibilidad de servicios de valor aniadido a los usuarios de Internet movil (transacciones bursatiles, reservaciones aereas, etc.).

_ La oferta de servicios llamados transparentes, donde los dispositivos interactuan con otros dispositivos, a nombre de los usuarios.

Las tecnologias que pueden ser decisivas en el desarrollo de las redes de 4ta generacion son:

_ El Modo de Transferencia Asincrono (ATM), como red dorsal de la Red Universal Multimedia (RUM), que permitira ofrecer diversos servicios con calidad garantizada.

_ El protocolo IP, como la parte de transporte de la RUM (probablemente en esta red no se usen mas numeros de abonados sino direcciones de red).

_ La tecnologia de antenas adaptivas e inteligentes (para aprovechar la dimension espacial de los metodos de acceso al medio).

_ La tecnologiade modulacion/transmision inalambrica de multicanalizacion en frecuencia con portadoras ortogonales OFDM (para lograr una eficiencia espectral optima).

_ La tecnologiade radios programables ("Software Radios"), la cual permitira que una terminal movil pueda hacer "Handoff" desde una celula perteneciente a un tipo de red, hacia otra celula perteneciente a una red con tecnologia inalambrica diferente.

_ La tecnologia de redes locales inalambricas (WLANs) de banda ancha (que brindaran el acceso a la RUM al usuario movil).

Los nombres de estas tecnologias ya se estan dando a conocer, entre ellas tenemos Bluetooth e IEEE802.11a.

Con la 4G Podremos mirar videos y recibir correos electronicos en forma simultanea en tiempo real, o entretenernos con juegos interactivos con amigos mientras nos trasladamos, donde sea que estemos. Pero 3G y 4G no se refieren solo a permitir aplicaciones que requieren altas velocidades de transmision de datos. Tambien se refiere a brindar comodidad y velocidad de acceso.

 

Aclaraciones :La falta de acentos y enies obedece a que el sitio las distorsiona .