Universidad Nacional del Nordeste Facultad de Ciencias Exactas, Naturales y Agrimensura

Trabajo Integrador Tecnologías para Dispositivos Móviles

Alvarez Pedro Javier Ignacio Curso: Tecnologías Móviles

Licenciatura en Sistemas de Información Corrientes - Argentina

Introducción En 1983, aparecieron en el mercado los primeros teléfonos celulares que podían llevarse a todos lados. Desde esos comienzos, los teléfonos celulares o móviles han sido vistos como la comunicación del futuro. Se trataba de un equipo que permitía permanecer comunicado en todo momento y en todo lugar, con amigos, familiares y con la empresa. Además cambiaba radicalmente el modo de comunicarse: ya la comunicación no se realizaba con un lugar, sino directamente con una persona. En seguida fue adoptado por empresarios, corredores de bolsa, transportistas, hasta llegar a la época actual donde prácticamente cada integrante de una familia puede llegar a tener su propio equipo celular. Hace una década aproximadamente los teléfonos celulares se caracterizaban sólo por llamar, pero ha sido tanta la evolución que ya podemos hablar de equipos Multimedia que puede llamar y ejecutar aplicaciones, jugar juegos 3D, ver videos, ver televisión y muchas cosas más. Obviamente también muchas marcas de placas madres para PC o fabricantes de hardware en general se hacen presentes en los teléfono móviles como por ejemplo: ASUS e INTEL que construyen las placas matrices de lo celulares o ayudan con el acelerador gráfico o el sistema de video. Todos los celulares además cuentan con protocolos, softwares, sistemas operativos y tecnologías diferentes.

El mercado de las telecomunicaciones ofrece un entorno de negocio extremadamente interesante, en el que aparecen dos grandes tendencias: la digitalización y la globalización. El crecimiento continuado es una de las constantes de este mercado global y para mantenerlo, hay que ser capaz de promover nuevas oportunidades de negocio para los actuales y nuevos clientes.

Existen tres factores clave: la anticipación, la calidad y la apertura hacia nuevas ideas y soluciones. Se debe ser competitivo en terminales y accesos a redes; y se deben integrar soluciones y ofrecer un amplio rango de productos, tecnologías, operadores, proveedores de servicios, distribuidores y clientes corporativos.

El siguiente trabajo hace una compilación con los mayores referentes de las tecnologías mas populares.

Tecnología

Tecnología es el conjunto de conocimientos técnicos, ordenados científicamente, que permiten diseñar y crear bienes y servicios que facilitan la adaptación al medio ambiente y satisfacer tanto las necesidades esenciales como los deseos de las personas.

Las tecnologías de la información y la comunicación (TIC, TICs o bien NTIC para Nuevas Tecnologías de la Información y de la Comunicación o IT para «Information Technology») agrupan los elementos y las técnicas utilizadas en el tratamiento y la transmisión de las informaciones, principalmente de informática, Internet y telecomunicaciones. Por extensión, designan el sector de actividad económica.

“Las tecnologías de la información y la comunicación no son ninguna panacea ni fórmula mágica, pero pueden mejorar la vida de todos los habitantes del planeta. Se disponen de herramientas para llegar a los Objetivos de Desarrollo del Milenio, de instrumentos que harán avanzar la causa de la libertad y la democracia, y de los medios necesarios para propagar los conocimientos y facilitar la comprensión mutua" (Kofi Annan, Secretario general de la Organización de las Naciones Unidas).

El uso de las tecnologías de información y comunicación entre los habitantes de una población, ayuda a disminuir en un momento determinado la brecha digital existente en dicha localidad, ya que aumentaría el conglomerado de usuarios que utilizan las Tic como medio tecnológico para el desarrollo de sus actividades y por eso se reduce el conjunto de personas que no las utilizan.

Dispositivos móviles

Los dispositivos móviles (también conocidos como computadora de mano, (Palmtop o simplemente handheld), son aparatos de pequeño tamaño, con algunas capacidades de procesamiento, móviles o no, con conexión permanente o intermitente a una red, con memoria limitada, diseñados específicamente para una función, pero que pueden llevar a cabo otras funciones más generales.

Categorías de dispositivos móviles

Dado el variado número de niveles de funcionalidad asociado con dispositivos móviles, en el 2005, T38 y DuPont Global Mobility Innovation Team propusieron los siguientes estándares para la definición de dispositivos móviles:

� Dispositivo Móvil de Datos Limitados (Limited Data Mobile Device): dispositivos que tienen una pantalla pequeña, principalmente basada en pantalla de tipo texto con servicios de datos generalmente limitados a SMS y acceso WAP. Un típico ejemplo de este tipo de dispositivos son los teléfonos móviles de segunda generacion.

� Dispositivo Móvil de Datos Básicos (Basic Data Mobile Device): dispositivos que tienen una pantalla de mediano tamaño, (entre 120 x 120 y 240 x 240 pixels), menú o navegación basada en íconos por medio de una "rueda" o cursor, y que ofrecen acceso a e-mails, lista de direcciones, SMS, y un navegador web básico. Un típico ejemplo de este tipo de dispositivos son las BlackBerry y los Teléfonos Inteligentes.

� Dispositivo Móvil de Datos Mejorados (Enhanced Data Mobile Device): dispositivos que tienen pantallas de medianas a grandes (por encima de los 240 x 120 pixels), navegación de tipo stylus, y que ofrecen las mismas características que el "Dispositivo Móvil de Datos Básicos" (Basic Data Mobile Devices) más aplicaciones nativas como aplicaciones de Microsoft Office Mobile (Word, Excel, PowerPoint) y aplicaciones corporativas usuales, en versión móvil, como Sap, portales intranet, etc. Este tipo de dispositivos incluyen los Sistemas Operativos como Windows Mobile 2003 o versión 5, como en las Pocket PC.

Tipos de Dispositivos Móviles Dispositivos móviles es un término genérico que describe computadoras tan pequeñas que entran en un bolsillo. Puede usarse como sinónimo de handheld, y se consideran un tipo de computadora móvil. Suelen tener una pantalla y botones pequeños, aunque algunos carecen totalmente de botones y se manejan con pantallas táctiles. Algunos dispositivos móviles típicos son: * Smartphone. * PDA. * Celulares.

* Handheld. * Utra-Mobile PC. Un smartphone es un teléfono móvil que incorpora características de una computadora personal. Los smartphones suelen permitir al usuario instalar nuevas aplicaciones, aumentando así sus funcionalidades. Esto es posible porque ejecutan un sistema operativo potente de fondo. Pueden incluir un mini teclado, una pantalla táctil, un lápiz óptico, etc. Los smartphone tienden a incluir acceso a internet, servicios de e-mail, cámara integrada, navegador web, procesador de textos, etc.

Personal Digital Assistant (Asistente Personal Digital): Son un tipo de handheld. Pequeñas computadoras que entran en la mano que tienen un sistema y programas con tecnologías de IA y que ayudan sus usuarios en ciertas actividades como la búsqueda de información, agenda electrónica, etc. Poseen reconocimiento de escritura. Celulares: Dispositivo electrónico que permite realizar múltiples operaciones de forma inalámbrica en cualquier lugar donde tenga señal. Entre las múltiples operaciones se incluyen la realización de llamadas telefónicas, navegación por internet, envío de mensajes de texto (SMS), captura de fotos y sonidos, reloj, agenda, realización de pagos, etc. Handheld: Tipo de computadora "de mano", o sea, puede sostenerse en la mano. Muchos PDA son handheld. (UMPC, o anteriormente proyecto Origami): Una Ultra-Mobile PC, es una especificación para un factor de forma de Tablet PC. Fue desarrollado por Microsoft, Intel y Samsung, entre otras. Las actuales UMPC corren versiones especiales de windows o linux. Generaciones de los dispositivos móviles La Generación 0: “0-G” Tristemente, siempre se dice que las guerras agudizan la inventiva y el ingenio del hombre, no solo a nivel armamentístico, sino a otros muchos niveles tales como el de las comunicaciones. Por supuesto, la Segunda Guerra Mundial no fue una excepción. La compañía Motorola lanzó el Handie Talkie H12-16, el cual permitía la comunicación a distancia entre las tropas, un dispositivo basado en la transmisión mediante ondas de radio que, a pesar de trabajar por aquel entonces con un espectro de 550 MHz aproximadamente, supuso una revolución de enormes proporciones. Esta tecnología fue aprovechada a partir de los años 50 y 60 para crear una gran variedad de aparatos de radio y de comunicación a distancia (los tradicionales Walkie-Talkies), utilizados sobretodo por servicios públicos tales como taxis, ambulancias o bomberos. Aunque realmente estos dispositivos no pueden ser considerados como teléfonos móviles, la implementación de los primeros supuso el comienzo de la

evolución hacia los dispositivos que conocemos en la actualidad. Los primeros estándares más utilizados, en los que fundamentó esta”generación 0”, fueron:

• Estándar PTT (Push To Talk): Pulsar para Hablar. • Estándar IMTS (Improved Mobile Telefone System): el Sistema de

Telefonía Móvil Mejorado. La Generación 1: “1-G” Surgidos a partir de 1973 y con un tamaño y peso inmanejable, los móviles de primera generación funcionaban de manera analógica, es decir que la transmisión y recepción de datos se apoyaba sobre un conjunto de ondas de radio que cambiaban de modo continuo. El hecho de que fueran analógicos traía consigo una serie de inconvenientes, tales como que solo podían ser utilizados para la transmisión de voz (el uso de mensajería instantánea era algo solo visible en un futuro ”muy lejano”) o su baja seguridad, la cual hacia posible a una persona escuchar llamadas ajenas con un simple sintonizador de radio o, incluso hacer uso de las frecuencias cargando el importe de las llamadas a otras personas. A pesar de todo, esta fue la primera generación considerada realmente como de teléfonos móviles. La tecnología que ha permitido esta comunicación se llamó AMPS (Advanced Mobile Phone System) y todavía sigue siendo utilizada en lugares rurales y ciudades alejadas de América. Los primeros estándares más utilizados, en los que fundamentó esta”generación 1”, fueron:

• NMT: Nordic Mobile Telephone • AMPS: Advaced Mobile Phone System

La Generación 2: “2-G” Hacia 1990 la tecnología evolucionó a lo que se denominó 2G (Segunda Generación) o PCS (Personal Communication Service). Esta etapa se caracterizó por ser digital y utilizar algoritmos de compresión y seguridad más sofisticados en las comunicaciones. Sigue siendo la tecnología más utilizada actualmente en las comunicaciones móviles del mundo. En esta etapa, se encuentran predominantemente 3 tipos de tecnologías compitiendo en el mercado: CDMA, TDMA y GSM. GSM es la tecnología que más ha evolucionado en ésta generación y por ello, actualmente, posee más del 70% del mercado mundial. Técnicamente es un derivado de la tecnología TDMA . El sistema 2G trajo consigo nuevas aplicaciones de datos sobre la red celular: fax, módem, SMS; aunque rápidamente su capacidad de ancho de banda quedó limitada. Por esta limitación de la segunda generación (9,6 Kbps) y, al darse cuenta que la próxima generación (la 3G) tardaría unos cuantos años más en venir, los fabricantes crearon un intermedio llamado 2.5G que permitía conexiones de datos más veloces, como lo es el protocolo GPRS que permite velocidades de 64 Kbps o superiores. Marca el paso de la telefonía analógica a la digital, que permitió, mediante la introducción de una serie de protocolos, la mejora del manejo de llamadas, más enlaces simultáneos en el mismo ancho de banda y la integración de otros servicios adicionales al de la voz.

Estos protocolos fueron implementados por diversas compañías, siendo este hecho el origen de uno de los principales problemas de esta generación la incompatibilidad entre protocolos, debido a que el radio de utilización del teléfono quedaba limitado al área en el que su compañía le diera soporte. Los primeros estándares más utilizados, en los que fundamentó esta”generación 2”, fueron:

• GSM: Global System for Mobile Communications - Sistema Global para Comunicaciones Móviles.

• CDMA: Code Division Multiple Access - Acceso Múltiple por División de Código.

• GPRS: General Packet Radio Service - Servicio General de Radio por Paquetes. La Generación 3: “3-G” La tercera generación esta instalada en pocos países del mundo. Esta tecnología tiene un mayor ancho de banda en las transmisiones de datos que permiten, por ejemplo, video streaming, videoconferncias y otras aplicaciones de alta performance. Las velocidades son superiores a los 144 Kbps. Incorporaran pantalla LCD a color, hecho que produjo un inmenso abanico de posibilidades en cuanto a adaptación de nuevas funciones. Así, el usuario puede asistir al nacimiento de dispositivos que se creían como mínimo futuristas tales como móviles con cámara fotográfica digital, posibilidad de grabar videos y mandarlos con un sistema de mensajería instantánea evolucionado, juegos 3d, sonido Mp3 o poder mantener conversaciones por videoconferencia gracias a una tasa de transferencia de datos más que aceptable y a un soporte para Internet correctamente implementado (correo electrónico, descargas, etc.). Las velocidades de transmisión de estas tecnologías van de 384 Kbps a 4 Mbps, ya superan a conexiones de banda ancha hogareñas en ADSL que están entre 1 Mbp y 1 Gbps. Se debe recordar que estas velocidades se logran en forma inalámbrica y en constante movimiento del equipo (a mayor velocidad de movimiento, menor ancho de banda). También ya se habla de una 4G y que traería aparejado velocidades de 100 Mbps, equiparables con las velocidades actuales de una red local. Las tecnologías más importantes en la tercera generación hasta el momento son:

• W-CDMA, • TD-SCDMA • CDMA2000. • UMTS: Universal Mobile Telecommunications System - Servicios

Universales de Comunicaciones Móviles.

Tecnologías Tecnologías de la Generación Cero G-0 1) Estándar PTT (Push To Talk) : Pulsar para Hablar, se trata de un estándar que posibilitaba la transmisión y recepción de voz utilizando el mismo ancho de banda. Para esto, PTT discriminaba entre ambos procesos el de transmisión y el de recepción pulsando un botón (pulsar para mandar la voz y soltar para recibir la voz). Este estándar se hizo muy popular y se implanto en la mayoría de equipos de radio de la época. Algunos teléfonos móviles posteriores utilizan una evolución de este estándar denominado PoC (Push to Talk over Cellular).

2) Improved Mobile Telephone System (Sistema de Tel efonía Móvil Mejorado): es un sistema de comunicación móvil analógico que fue implementado en los años 60, con muy poco éxito. Pertenece a la generación 0 de sistemas de telefonía móvil. Surge como necesidad de mejorar los sistemas anteriores, que emitían y recibían en la misma banda de frecuencia y, por ende, necesitaban pulsar un botón para alternar entre emisor y receptor. A estos sistemas se les conoce como sistemas push-to-talk y ya eran ampliamente usados por colectivos como taxistas y policías.

IMTS usaba un transmisor de muy alta potencia colocado en las cima de una montaña. Esto planteaba un problema claro: los nuevos sistemas IMTS se tenían que implantar muy lejos unos de otros para evitar las interferencias. Esta fue una de las razones de su fracaso.

A diferencia de los sistemas push-to-talk, IMTS no emitía y recibía en la misma banda de frecuencias. Esto eliminaba la necesidad de pulsar un botón para alternar la direccionalidad de la comunicación. IMTS ponía a disposición de los clientes 23 canales espaciados entre 150 y 450 MHz. Este número es obviamente ridículo para una población medianamente grande, por lo que solía ser costoso en tiempo el lograr obtener un tono de marcado. La pérdida de tiempo era un inconveniente muy grande, sobre todo para los colectivos especialmente interesados en el invento como policías y bomberos, y fue la puntilla final al sistema, que nunca tuvo una aceptación ni una implantación significativa.

Tecnologías de la Generación Uno G-1

1) El estándar NMT (Nordic Mobile Telephone): forma parte de la familia de sistemas de comunicaciones móviles de primera generación o 1G.

Se trata de un estándar de comunicaciones móviles analógicas, del que existen dos versiones, conocidas como NMT-450 y NMT-900, que difieren principalmente en la banda de frecuencia que utilizan (450 MHz y 900 MHz respectivamente). Al igual que otros estándares de 1G, utiliza la técnica FDMA para el envío y recepción de señales.

Además de en los países nórdicos, de donde es originario, el estándar alcanzó gran popularidad en otras regiones como Europa Central y del Este, así como Oriente Medio y Asia.

Cabe destacar que NMT permitía el intercambio de mensajes entre usuarios, mediante la utilización del canal de señalización del sistema (se denominó DMS, Data and Messaging Service). Esta funcionalidad, similar al servicio SMS, sin embargo no llegó a comercializarse en la mayoría de mercados (únicamente en Polonia y Rusia). Al mismo tiempo era posible establecer una comunicación de datos de muy baja velocidad (aproximadamente 300 bps), para lo que se necesitaba equipamiento externo.

2) El Sistema Telefónico Móvil Avanzado o AMPS (Adv anced Mobile Phone System): es un sistema de telefonía móvil de primera generación (1G, voz analógica) desarrollado por los laboratorios Bell. Se implementó por primera vez en 1982 en Estados Unidos. Se llegó a implantar también en Inglaterra y en Japón, con los nombres TACS y MCS-L1 respectivamente.

Funcionamiento: AMPS y los sistemas telefónicos móviles del mismo tipo dividen el espacio geográfico en una red de celdas o simplemente celdas (en inglés cells, de ahí el nombre de telefonía celular), de tal forma que las celdas adyacentes nunca usen las mismas frecuencias, para evitar interferencias. Para poder establecerse la comunicación entre usuarios que ocupan distintas celdas se interconectan todas las estaciones base a un MTSO (Mobile Telephone Switching Office), también llamado MSC (Mobile Switching Center). A partir de allí se establece una jerarquía como la del sistema telefónico ordinario.

Problemas: El uso de sistemas celulares da algunos problemas, como los que se plantean si el usuario cambia de celda mientras está hablando. AMPS prevé esto y logra mantener la comunicación activa siempre y cuando haya canales disponibles en la celda en la que se entra. Esta transferencia de celda (en inglés denominada handoff) se basa en analizar la potencia de la señal emitida por el móvil y recibida en las distintas estaciones base y es coordinada por la MTSO. Depende del modo en el que se haga puede cortarse la comunicación unos 300 ms para reanudarse inmediatamente después o puede ser completamente inapreciable para el usuario.

AMPS usa 832 canales dobles, formados por 832 simples de bajada y otros 832 simples de subida, cada uno de ellos con un ancho de banda de 30KHz, frente a los 200KHz de sistemas como GSM. La banda de frecuencias usada va de 824 a 849 MHz para los canales de transmisión y de 869 a 894 Mhz para los canales de recepción. No todos los canales se usan para comunicación de los usuarios, sino que hay también canales destinados a control, a asignación de canales de conversación y para alertar de llamadas entrantes.

AMPS pertenece la primera generación de telefonía móvil al tener la capacidad de alternar entre radiobases en zonas distantes sin perder la conexión.

Uso actual: AMPS está siendo reemplazado por los sistemas digitales tales como GSM y D-AMPS (que no es más que AMPS en digital), pero ha sido un sistema de importancia histórica capital para el desarrollo de las comunicaciones móviles por el éxito obtenido y por las ideas novedosas que aportaba.

Actualmente muchas operadoras todavía la usan como tecnología de respaldo. Cubre más territorio que las digitales TDMA, GSM y CDMA, sin embargo, al ser netamente análoga, AMPS no es compatible con servicio de mensajería corta de texto ni ningún tipo de datos.

En la actualidad pocas operadoras han dado de baja sus redes AMPS:

� Telcel de México por ejemplo, tiene una red AMPS compartida con una TDMA de 800 Mhz y GSM en 1900 Mhz (PCS).

� Movistar de Venezuela compartió la red AMPS con CDMA2000 y GSM 850 Mhz hasta el 15 de marzo de 2007 cuando se apagó dicha red, para liberar espectro.

� Movilnet de Venezuela utilizó CDMA2000 y TDMA en conjunto. Este último fue apagado y se realizando una inversión para implantar una red GSM en 850 y 1900 Mhz.

� Verizon Communications en República Dominicana la descartó migrando a CDMA2000 en 1900 Mhz para dejarla en desuso.

� Personal de Argentina es una de las pocas operadoras que tiene todas las generaciones: AMPS, TDMA, GSM y 3Gcon HSDPA, aunque ya anunció que apagará la primera.

� En Ecuador recientemente Porta dio de baja la red TDMA/AMPS de 800 MHz por ordenanza de la Superintendencia de Telecomunicaciones del Ecuador, con el fin de liberar el espectro electromagnético y dado el poco uso que se le daba; los usuarios pasarían a GSM 850 MHz.

� En el mismo país, Movistar anunció la baja de su red AMPS, la red servía de apoyo para TDMA (que también será desmantelada junto a ésta) y para la actualmente en uso CDMA 800 MHz.

La imagen corresponde a un colosal bloque de 40 kg desarrollado para Ericsson por su filial SRA (Svenska Radioaktiebolaget) en 1956. El teléfono operaba en una banda de 160 Mhz en el sistema AMTS, el primer sistema de telefenía móvil completamente automatático desarrolado por Ericsson.

Tecnologías de la Generación Dos G-2

1) El sistema global para las comunicaciones móvile s GSM: (GSM, proviene del francés groupe spécial mobile) es un sistema estándar, libre de regalías, de telefonía móvil digital.

Un cliente GSM puede conectarse a través de su teléfono con su computador y enviar y recibir mensajes por e-mail, faxes, navegar por Internet, acceder con seguridad a la red informática de una compañía (LAN/Intranet), así como

utilizar otras funciones digitales de transmisión de datos, incluyendo el Servicio de mensajes cortos (SMS) o mensajes de texto.

Logotipo Para Identificar las terminales y sistemas compatibles.

GSM se considera, por su velocidad de transmisión y otras características, un estándar de segunda generación (2G). Su extensión a 3G se denomina UMTS y difiere en su mayor velocidad de transmisión, el uso de una arquitectura de red ligeramente distinta y sobre todo en el empleo de diferentes protocolos de radio (W-CDMA).

Alcance mundial y porcentaje de uso

La Asociación GSM (GSMA o GSM Association), este estándar es el más extendido en el mundo, con un 82% de los terminales mundiales en uso. GSM cuenta con más de 3.000 millones de usuarios en 212 países distintos, siendo el estándar predominante en Europa, América del Sur, Asia y Oceanía, y con gran extensión en América del Norte.

La ubicuidad del estándar GSM ha sido una ventaja tanto para consumidores (beneficiados por la capacidad de itinerancia y la facilidad de cambio de operador sin cambiar de terminal, simplemente cambiando la tarjeta SIM) como para los operadores de red (que pueden elegir entre múltiples proveedores de sistemas GSM, al ser un estándar abierto que no necesita pago de licencias).

En GSM se implementó por primera vez el servicio de mensajes cortos de texto (SMS), que posteriormente fue extendido a otros estándares. Además, en GSM se define un único número de emergencias a nivel mundial, el 112, que facilita que los viajeros de cualquier parte del mundo puedan comunicar situaciones de emergencia sin necesidad de conocer un número local.

Frecuencias

El interfaz de radio de GSM se ha implementado en diferentes bandas de frecuencia.

Banda Nombre Canales Uplink (MHz)

Downlink (MHz) Notas

GSM 850 GSM 850 128 - 251

824,0 - 849,0

869,0 - 894,0

Usada en los EE.UU., Sudamérica y Asia.

GSM 900

P-GSM 900

0-124 890,0 - 915,0

935,0 - 960,0

La banda con que nació GSM en Europa y la más extendida

E-GSM 900

974 - 1023

880,0 - 890,0

925,0 - 935,0

E-GSM, extensión de GSM 900

R-GSM 900

n/a 876,0 - 880,0

921,0 - 925,0

GSM ferroviario (GSM-R).

GSM1800 GSM 1800

512 - 885

1710,0 - 1785,0

1805,0 - 1880,0

GSM1900 GSM 1900

512 - 810

1850,0 - 1910,0

1930,0 - 1990,0

Usada en Norteamérica, incompatible con GSM-1800 por solapamiento de bandas.

Historia y desarrollo

Los primeros equipos GSM de 1991

El estándar GSM fue desarrollado a partir de 1982. En la conferencia de telecomunicaciones CEPT de ese año fue creado el grupo de trabajo Groupe Spécial Mobile o GSM, cuya tarea era desarrollar un estándar europeo de telefonía móvil digital. Se buscó evitar los problemas de las redes analógicas de telefonía móvil, que habían sido introducidos en Europa a fines de los años 1950, y no fueron del todo compatibles entre sí a pesar de usar, en parte, los mismos estándares. En el grupo GSM participaron 26 compañías europeas de telecomunicaciones.

En 1990 se finalizaron las especificaciones para el primer estándar GSM-900, al que siguió DCS-1800 un año más tarde. En 1991 fueron presentados los primeros equipos de telefonía GSM como prototipos. De manera paralela, se cambió el nombre del grupo a Standard Mobile Group (SMG) y las siglas GSM a partir de este momento se usaron para el propio estándar.

En 1992 las primeras redes europeas de GSM-900 iniciaron su actividad, y el mismo año fueron introducidos al mercado los primeros teléfonos celulares GSM. En los años siguientes, el GSM compitió con otros estándares digitales, pero se terminó imponiendo también en América Latina y Asia.

En 2000, el grupo de trabajo para la estandarización del GSM se pasó al grupo TSG GERAN (Technical Specification Group GSM EDGE Radio Access Network) del programa de cooperación 3GPP, creado para desarrollar la tercera generación de telefonía móvil (3G). El sucesor del GSM, UMTS, fue introducido en 2001, sin embargo su aceptación fue lenta, por lo que gran parte de los usuarios de telefonía móvil siguen utilizando GSM.

Arquitectura de red

Reparto del espectro disponible

Lo primero a lo que nos enfrentamos al diseñar la estructura de red para un sistema de telefonía móvil es la limitación en el rango de frecuencias disponibles. Cada "conversación" (o cada cliente de tráfico de datos) requiere un mínimo de ancho de banda para que pueda transmitirse correctamente. A cada operador en el mercado se le asigna cierto ancho de banda, en ciertas frecuencias delimitadas, que debe repartir para el envío y la recepción del tráfico a los distintos usuarios (que, por una parte, reciben la señal del otro extremo, y por otra envían su parte de la “conversación”). Por tanto, no puede emplearse una sola antena para recibir la señal de todos los usuarios a la vez, ya que el ancho de banda no sería suficiente; y además, deben separarse los rangos en que emiten unos y otros usuarios para evitar interferencias entre sus envíos. A este problema, o más bien a su solución, se le suele referir como reparto del espectro o división del acceso al canal. El sistema GSM basa su división de acceso al canal en combinar los siguientes modelos de reparto del espectro disponible. El primero es determinante a la hora de especificar la arquitectura de red, mientras que el resto se resuelve con circuitería en los terminales y antenas del operador:

• Empleo de celdas contiguas a distintas frecuencias para repartir mejor las frecuencias (SDMA, Space Division Multiple Access o acceso múltiple por división del espacio); reutilización de frecuencias en celdas no contiguas;

• División del tiempo en emisión y recepción mediante TDMA (Time Division Multiple Access, o acceso múltiple por división del tiempo);

• Separación de bandas para emisión y recepción y subdivisión en canales radioeléctricos (protocolo FDMA, Frequency Division Multiple Access o acceso múltiple por división de la frecuencia);

• Variación pseudoaleatoria de la frecuencia portadora de envío de terminal a red (FHMA, Frequency Hops Multiple Access o acceso múltiple por saltos de frecuencia).

La BSS, capa inferior de la arquitectura (terminal de usuario – BS – BSC), resuelve el problema del acceso del terminal al canal. La siguiente capa (NSS) se encargará, por un lado, del enrutamiento (MSC) y por otro de la identificación del abonado, tarificación y control de acceso (HLR, VLR y demás bases de datos del operador). Este párrafo con tantas siglas se explica a continuación con más calma, pero sirve de resumen general de la arquitectura de red empleada.

Por otra parte, las comunicaciones que se establezcan viajarán a través de distintos sistemas. Para simplificar, se denomina canal de comunicaciones a una comunicación establecida entre un sistema y otro, independientemente del método que realmente se emplee para establecer la conexión. En GSM hay definidos una serie de canales lógicos para el tráfico de llamadas, datos, señalización y demás propósitos.

Capa de radio y control de radio: subsistema de estaciones base o BSS

Esta capa de red se ocupa de proporcionar y controlar el acceso de los terminales al espectro disponible, así como del envío y recepción de los datos.

Esquema general de una red GSM.

División en celdas: estaciones base o BS

El sistema debe ser capaz de soportar una gran carga de usuarios, con muchos de ellos utilizando la red al mismo tiempo. Si sólo hubiera una antena para todos los usuarios, el espacio radioeléctrico disponible se saturaría rápidamente por falta de ancho de banda. Una solución es reutilizar las frecuencias disponibles. En lugar de poner una sola antena para toda una ciudad, se colocan varias, y se programa el sistema de manera que cada antena emplee frecuencias distintas a las de sus vecinas, pero las mismas que otras antenas fuera de su rango. A cada antena se le reserva cierto rango de frecuencias, que se corresponde con un cierto número de canales radioeléctricos (cada uno de los rangos de frecuencia en que envía datos una antena). Así, los canales asignados a cada antena de la red del operador son diferentes a los de las antenas contiguas, pero pueden repetirse entre antenas no contiguas.

Además, se dota a las antenas de la electrónica de red necesaria para comunicarse con un sistema central de control (y la siguiente capa lógica de la red) y para que puedan encargarse de la gestión del interfaz radio: el conjunto de la antena con su electrónica y su enlace con el resto de la red se llama estación base (BS, Base Station). El área geográfica a la que proporciona cobertura una estación base se llama celda o célula (del inglés cell, motivo por el cual a estos sistemas se les llama a veces celulares). A este modelo de reparto del ancho de banda se le denomina a veces SDMA o división espacial.

El empleo de celdas requiere de una capa adicional de red que es novedosa en el estándar GSM respecto a los sistemas anteriores: es el controlador de estaciones base, o BSC, (Base Station Controller) que actúa de intermediario

entre el “corazón” de la red y las antenas, y se encarga del reparto de frecuencias y el control de potencia de terminales y estaciones base. El conjunto de estaciones base coordinadas por un BSC proporcionan el enlace entre el terminal del usuario y la siguiente capa de red, ya la principal, que veremos más adelante. Como capa de red, el conjunto de BSs + BSC se denomina subsistema de estaciones base, o BSS (Base Station subsystem).

Una estación base GSM (figura de arriba) puede alcanzar un radio de cobertura a su alrededor desde varios cientos de metros (en estaciones urbanas) hasta un máximo práctico de 35 km (en zonas rurales), según su potencia y la geografía del entorno. Sin embargo, el número de usuarios que puede atender cada BS está limitado por el ancho de banda (subdividido en canales) que el BSC asigna a cada estación, y aunque podría pensarse que las estaciones base deberían tener una gran potencia para cubrir mayor área, tienen una potencia nominal de 320 W como máximo (frente a las antenas de FM o televisión, que poseen potencias de emisión de miles de Watts, un valor casi despreciable) y de hecho siempre emiten al menor nivel de potencia posible para evitar interferir con celdas lejanas que pudieran emplear el mismo rango de frecuencias, motivo por el cual es raro que se instalen modelos de más de 40 W. Es más, en zonas urbanas muy pobladas o túneles se instala un mayor número de BSs de potencia muy limitada (menor que 2,5 W) para permitir la creación de las llamadas pico y microceldas, que permiten mejor reutilización de las frecuencias (cuantas más estaciones, más reutilización de frecuencias y más usuarios admisibles al mismo tiempo) o bien dan cobertura en lugares que una BS normal no alcanza o precisan de gran capacidad (túneles de metro o de carreteras, espacios muy concurridos, ciudades muy pobladas).

Por tanto, en zonas donde exista una gran concentración de usuarios, como ciudades, debe instalarse un gran número de BSs de potencia muy limitada, y en zonas de menor densidad de uso, como áreas rurales, puede reducirse el número de estaciones y ampliar su potencia. Esto asegura además mayor duración de la batería de los terminales y menor uso de potencia de las estaciones base.

Además, el terminal no se encuentra emitiendo durante el transcurso de toda la llamada. Para ahorrar batería y permitir un uso más eficiente del espectro, se emplea el esquema de transmisión TDMA (Time Division Multiple Access, o acceso múltiple por división del tiempo). El tiempo se divide en unidades básicas de 4,615 ms, y éstas a su vez en 8 time slots o ranuras de tiempo de 576,9 µs. Durante una llamada, se reserva el primer time slot para sincronización, enviada por la BS; unos slots más tarde, el terminal emplea un slot para enviar de terminal a BS y otro para recibir, y el resto quedan libres para el uso de otros usuarios en la misma BS y canal. Así se permite un buen aprovechamiento del espectro disponible y una duración de batería superior, al no usar el emisor del terminal constantemente sino sólo una fracción del tiempo.

Handover el controlador de estaciones base o BSC

Al mismo tiempo, la comunicación no debe interrumpirse porque un usuario se desplace y salga de la zona de cobertura de una BS, deliberadamente limitada para que funcione bien el sistema de celdas. Tanto el terminal del usuario como la BS calibran los niveles de potencia con que envían y reciben las señales e informan de ello al controlador de estaciones base o BSC (Base Station Controller). Además, normalmente varias estaciones base al mismo tiempo pueden recibir la señal de un terminal y medir su potencia. De este modo, el controlador de estaciones base o BSC puede detectar si el usuario va a salir de una celda y entrar en otra, y avisa a ambas BSs y al terminal para el proceso de salto de una BS a otra: es el proceso conocido como handover o traspaso entre celdas, una de las tres labores del BSC, que en uso. En ese caso el BSC remite al terminal a otra estación contigua, menos saturada, incluso aunque el terminal tenga que emitir con más potencia. Por eso es habitual percibir cortes de la comunicación en zonas donde hay muchos usuarios al mismo tiempo. Esto nos indica la segunda y tercera labor del BSC, que son controlar la potencia y la frecuencia a la que emiten tanto los terminales como las BSs para evitar cortes con el menor gasto de batería posible.

Señalización

Además del uso para llamadas del espectro, reservando para ello los canales precisos mientras se estén usando, el estándar prevé que el terminal envíe y reciba datos para una serie de usos de señalización, como por ejemplo el registro inicial en la red al encender el terminal, la salida de la red al apagarlo, el canal en que va a establecerse la comunicación si entra o sale una llamada, la información del número de la llamada entrante... Y prevé además que cada cierto tiempo el terminal avise a la red de que se encuentra encendido para optimizar el uso del espectro y no reservar capacidad para terminales apagados o fuera de cobertura.

Este uso del transmisor, conocido como ráfagas de señalización, ocupa muy poca capacidad de red y se utiliza también para enviar y recibir los mensajes cortos SMS sin necesidad de asignar un canal de radio. Es sencillo escuchar una ráfaga de señalización si el teléfono se encuentra cerca de un aparato susceptible de captar interferencias, como un aparato de radio o televisión.

En GSM se definen una serie de canales para establecer la comunicación, que agrupan la información a transmitir entre la estación base y el teléfono. Se definen los siguientes tipos de canal:

� Canales de tráfico (Traffic Channels, TCH): albergan las llamadas en proceso que soporta la estación base.

� Canales de control o señalización: � Canales de difusión (Broadcast Channels, BCH).

• Canal de control broadcast (Broadcast Control Channel, BCCH): comunica desde la estación base al móvil la información básica y los parámetros del sistema.

• Canal de control de frecuencia (Frequency Control Channel, FCCH): comunica al móvil (desde la BS) la frecuencia portadora de la BS.

• Canal de control de sincronismo (Synchronization Control Channel, SCCH): informa al móvil sobre la secuencia de entrenamiento (training) vigente en la BS, para que el móvil la incorpore a sus ráfagas.

� Canales de control dedicado (Dedicated Control Channels, DCCH):

• Canal de control asociado lento (Slow Associated Control Channel, SACCH).

• Canal de control asociado rápido (Fast Associated Control Channel, FACCH).

• Canal de control dedicado entre BS y móvil (Stand-Alone Dedicated Control Channel, SDCCH).

� Canales de control común (Common Control Channels, CCCH):

• Canal de aviso de llamadas (Paging Channel, PCH): permite a la BS avisar al móvil de que hay una llamada entrante hacia el terminal.

• Canal de acceso aleatorio (Random Access Channel, RACH): alberga las peticiones de acceso a la red del móvil a la BS.

• Canal de reconocimiento de acceso (Access-Grant Channel, AGCH): procesa la aceptación, o no, de la BS de la petición de acceso del móvil.

� Canales de Difusión Celular (Cell Broadcast Channels, CBC).

Subsistema de red y conmutación o NSS

El subsistema de red y conmutación (Network and Switching System o NSS), también llamado núcleo de red (Core Network), es la capa lógica de enrutamiento de llamadas y almacenamiento de datos. Notemos que, hasta el momento, sólo teníamos una conexión entre el terminal, las estaciones base BS y su controlador BSC, y no se indicaba manera de establecer conexión entre terminales o entre usuarios de otras redes. Cada BSC se conecta al NSS, y es éste quien se encarga de tres asuntos:

� Enrutar las transmisiones al BSC en que se encuentra el usuario llamado (central de conmutación móvil o MSC);

� Dar interconexión con las redes de otros operadores; � Dar conexión con el subsistema de identificación de abonado y las bases

de datos del operador, que dan permisos al usuario para poder usar los servicios de la red según su tipo de abono y estado de pagos (registros de ubicación base y visitante, HLR y VLR).

Central de conmutación móvil o MSC

La central de conmutación móvil o MSC (Mobile Switching Central) se encarga de iniciar, terminar y canalizar las llamadas a través del BSC y BS correspondientes al abonado llamado. Es similar a una centralita telefónica de red fija, aunque como los usuarios pueden moverse dentro de la red realiza más actualizaciones en su base de datos interna.Cada MSC está conectado a los BSCs de su área de influencia, pero también a su VLR, y debe tener acceso a los HLRs de los distintos operadores e interconexión con las redes de telefonía de otros operadores.

Registros de ubicación base y visitante (HLR y VLR)

El HLR (Home Location Register, o registro de ubicación base) es una base de datos que almacena la posición del usuario dentro de la red, si está conectado o no y las características de su abono (servicios que puede y no puede usar, tipo de terminal, etcétera). Es de carácter más bien permanente; cada número de teléfono móvil está adscrito a un HLR determinado y único, que administra su operador móvil.

Al recibir una llamada, el MSC pregunta al HLR correspondiente al número llamado si está disponible y dónde está (es decir, a qué BSC hay que pedir que le avise) y enruta la llamada o da un mensaje de error.

El VLR (Visitor Location Register o registro de ubicación de visitante) es una base de datos más volátil que almacena, para el área cubierta por un MSC, los identificativos, permisos, tipos de abono y localizaciones en la red de todos los usuarios activos en ese momento y en ese tramo de la red. Cuando un usuario se registra en la red, el VLR del tramo al que está conectado el usuario se pone en contacto con el HLR de origen del usuario y verifica si puede o no hacer llamadas según su tipo de abono. Esta información permanece almacenada en el VLR mientras el terminal de usuario está encendido y se refresca periódicamente para evitar fraudes (por ejemplo, si un usuario de prepago se queda sin saldo y su VLR no lo sabe, podría permitirle realizar llamadas).

Debemos tener en cuenta que el sistema GSM permite acuerdos entre operadores para compartir la red, de modo que un usuario en el extranjero –por ejemplo— puede conectarse a una red (MSC, VLR y capa de radio) de otro operador. Al encender el teléfono y realizar el registro en la red extranjera, el VLR del operador extranjero toma nota de la información del usuario, se pone en contacto con el HLR del operador móvil de origen del usuario y le pide información sobre las características de abono para permitirle o no realizar llamadas. Así, los distintos VLRs y HLRs de los diferentes operadores deben estar interconectados entre sí para que todo funcione. Para este fin existen protocolos de red especiales, como SS7 o IS-41; los operadores deciden qué estándar escoger en sus acuerdos bilaterales de roaming (itinerancia) e interconexión.

Otros sistemas

Además, los MSC están conectados a otros sistemas que realizan diversas funciones. Por ejemplo, el AUC (authentication user center, centro de autentificación del usuario) se encarga del cifrado de las señales y de la identificación de usuarios dentro del sistema; el EIR (equipment identification register, registro de identificación de equipo) guarda listas de permiso de acceso al terminal, al que identifica unívocamente mediante su número de serie o IMEI, para evitar que los terminales robados y denunciados puedan usar la red; los SMSCs o centros de mensajes cortos; y así varios sistemas más, entre los que se incluyen los de gestión, mantenimiento, prueba, tarificación y el conjunto de transcodificadores necesarios para poder transferir las llamadas entre los diferentes tipos de red (fija y diferentes estándares de móvil).

Códigos estándar en redes GSM

� Identificación de llamada (CALLER ID)

Activación de envío u ocultación del número al realizar o recibir una llamada. Estos códigos dependen de la habilitación del servicio por parte de la proveedora del mismo. En algunos países, como Argentina, las empresas Personal, Claro, Perú (Movistar) y Venezuela (Digitel) ignoran los códigos y la activación/desactivación del servicio debe ser realizada desde el menú de cada teléfono.

Al realizar una llamada:

• Activar: *31# [SEND] • Cancelar: #31# [SEND] • Estado: *#31# [SEND]

Al recibir

• Activar: *30# [SEND] • Cancelar: #30# [SEND] • Estado: *#30# [SEND]

Temporal (solo para una llamada)

• No mostrar: #31#NUMERO [SEND] • Mostrar: *31#NUMERO [SEND]

Mostrar el código IMEI del teléfono

• Marcar *#06#

Tarjeta Sim

Una de las características principales del estándar GSM es el Módulo de Identidad del Suscriptor, conocida comúnmente como tarjeta SIM. La tarjeta

SIM es una tarjeta inteligente desmontable que contiene la información de suscripción del usuario, parámetros de red y Directorio telefónico. Esto permite al usuario mantener su información después de cambiar su teléfono. Paralelamente, el usuario también puede cambiar de operador de telefonía, manteniendo el mismo equipo simplemente cambiando la tarjeta SIM. Algunos operadores introducen un candado para que el teléfono utilice un solo tipo de tarjeta SIM, o sólo una tarjeta SIM emitida por la compañía donde se compro el teléfono, esta práctica se conoce como bloqueo de sim, y es ilegal en algunos países.

En Australia, América del Norte y Europa, muchos operadores móviles bloquean los terminales que venden. Esto se hace porque el precio de la telefonía móvil es típicamente subvencionado con los ingresos procedentes de suscripciones, y los operadores para tratar de evitar subvencionar los móviles de la competencia pueden recurrir a esta practica. Los abonados pueden ponerse en contacto con el operador, para eliminar el bloqueo o bien utilizar servicios privados para retirar el mismo, o hacer uso de software y sitios web para desbloquear el teléfono por sí mismos. Si bien la mayoría de los sitios web ofrecen el desbloqueo a un costo fijo, algunos lo hacen de manera gratuita. El bloqueo se aplica al teléfono, identificado por su identidad internacional del equipo móvil (IMEI) número y no a la cuenta (que se identifica con la tarjeta SIM).

En algunos países como Bangladesh, Bélgica, Costa Rica, Indonesia, Malasia, Hong Kong y Pakistán, se venden los teléfonos desbloqueados. Sin embargo, en Bélgica, es ilegal que los operadores ofrezcan cualquier forma de subvención en el precio del teléfono. Este fue también el caso en Finlandia hasta el 1 de abril de 2006, cuando la venta de combinaciones de teléfonos subvencionados y los números se convirtió en legal, aunque los operadores por obligación tienen que desbloquear los teléfonos de forma gratuita después de un período determinado (pudiendo ser un máximo de 24 meses). En Chile, se utilizan dos modalidades de proveer los terminales; Venta (principalmente para los abonados de prepago, aunque hay clientes de postpago que prefieren comprar el terminal) y Arriendo con opción de compra (modalidad muy difundida en la modalidad postpago, ya que el terminal resulta a un precio más económico); Todos los equipos se entregan bloqueados para operar solo con tarjetas sim de la operadora que vende el terminal, sin embargo por ley, las operadoras deben desbloquear gratuitamente los terminales que sean propiedad del abonado (modalidad venta, y una vez ejercida la opción de compra si se obtuvo en arriendo), si el abonado así lo solicita.

GSM en América Latina

De acuerdo con las cifras suministradas por la organización 3G Americas, en Colombia el 89 por ciento de los celulares operan bajo el estándar GSM, mientras que en Argentina esta cifra llega al 97 % (al 2008 los operadores Movistar, Telecom Personal, y CLARO solo operan con GSM), en Chile (Primer país en latinoamerica en operar redes GSM ya desde 1997) el 100% de los celulares operan bajo GSM, en México al 80 por ciento, en Brasil al 65 por ciento, en Uruguay 100 por ciento y en Venezuela Digitel al 100% puesto que

fue el operador que empezó con esta tecnología, Movistar está en fase de ampliar al 100% su red GSM, y Movilnet opera en dualidad CDMA/GSM, países como Cuba que comenzó por TDMA, a partir de enero de 2009 emplea exclusivamente la tecnología GSM a través de la empresa estatal Cubacel.

2) La multiplexación por división de código, acceso múltiple por división de código o CDMA (del inglés Code Division Multiple Access ): es un término genérico para varios métodos de multiplexación o control de acceso al medio basado en la tecnología de espectro expandido.

La traducción del inglés spread spectrum se hace con distintos adjetivos según las fuentes; pueden emplearse indistintamente espectro ensanchado, expandido, difuso o disperso para referirse en todos los casos al mismo concepto.

Habitualmente se emplea en comunicaciones inalámbricas (por radiofrecuencia), aunque también puede usarse en sistemas de fibra óptica o de cable.

Uno de los problemas que resolver en comunicaciones de datos es cómo repartir entre varios usuarios el uso de un único canal de comunicación o medio de transmisión, para que puedan gestionarse varias comunicaciones al mismo tiempo. Sin un método de organización, aparecerían interferencias que podrían bien resultar molestas, o bien directamente impedir la comunicación. Este concepto se denomina multiplexado o control de acceso al medio, según el contexto.

Se aplica el nombre "multiplexado" para los casos en que un sólo dispositivo determina el reparto del canal entre distintas comunicaciones, como por ejemplo un concentrador situado al extremo de un cable de fibra óptica; para los terminales de los usuarios finales, el multiplexado es transparente. Se emplea en cambio el término "control de acceso al medio" cuando son los terminales de los usuarios, en comunicación con un dispositivo que hace de modo de red, los que deben usar un cierto esquema de comunicación para evitar interferencias entre ellos, como por ejemplo un grupo de teléfonos móviles en comunicación con una antena del operador.

Para resolverlo, CDMA emplea una tecnología de espectro expandido y un esquema especial de codificación, por el que a cada transmisor se le asigna un código único, escogido de forma que sea ortogonal respecto al del resto; el receptor capta las señales emitidas por todos los transmisores al mismo tiempo, pero gracias al esquema de codificación (que emplea códigos ortogonales entre sí) puede seleccionar la señal de interés si conoce el código empleado.

Otros esquemas de multiplexación emplean la división en frecuencia (FDMA), en tiempo (TDMA) o en el espacio (SDMA) para alcanzar el mismo objetivo: la separación de las distintas comunicaciones que se estén produciendo en cada momento, y evitar o suprimir las interferencias entre ellas. Los sistemas en uso

real (como IS-95 o UMTS) suelen emplear varias de estas estrategias al mismo tiempo para asegurar una mejor comunicación.

Una analogía posible para el problema del acceso múltiple sería una habitación (que representaría el canal) en la que varias personas desean hablar al mismo tiempo. Si varias personas hablan a la vez, se producirán interferencias y se hará difícil la comprensión. Para evitar o reducir el problema, podrían hablar por turnos (estrategia de división por tiempo), hablar unos en tonos más agudos y otros más graves de forma que sus voces se distinguieran (división por frecuencia), dirigir sus voces en distintas direcciones de la habitación (división espacial) o hablar en idiomas distintos (división por código): como en CDMA, sólo las personas que conocen el código (es decir, el "idioma") pueden entenderlo.

La división por código se emplea en múltiples sistemas de comunicación por radiofrecuencia, tanto de telefonía móvil (como IS-95, CDMA2000, FOMA o UMTS), transmisión de datos (WiFi) o navegación por satélite (GPS).

Uso popular del término

El término CDMA, sin embargo, suele utilizarse popularmente para referirse a una interfaz de aire inalámbrica de telefonía móvil desarrollada por la empresa Qualcomm, y aceptada posteriormente como estándar por la TIA norteamericana bajo el nombre IS-95 (o, según la marca registrada por Qualcomm, "cdmaONE" y su sucesora CDMA2000). En efecto, los sistemas desarrollados por Qualcomm emplean tecnología CDMA, pero no son los únicos en hacerlo.

Detalles técnicos

En CDMA, la señal (figura de abajo) se emite con un ancho de banda mucho mayor que el precisado por los datos a transmitir; por este motivo, la división por código es una técnica de acceso múltiple de espectro expandido. A los datos a transmitir simplemente se les aplica la función lógica XOR con el código de transmisión, que es único para ese usuario y se emite con un ancho de banda significativamente mayor que los datos.

Generación de la señal CDMA.

A la señal de datos, con una duración de pulso Tb, se le aplica la función XOR con el código de transmisión, que tiene una duración de pulso Tc. (Nota: el ancho de banda requerido por una señal es 1/T, donde T es el tiempo empleado en la transmisión de un bit). Por tanto, el ancho de banda de los datos transmitidos es 1/Tb y el de la señal de espectro expandido es 1/Tc. Dado que Tc es mucho menor que Tb, el ancho de banda de la señal emitida es mucho mayor que el de la señal original, y de ahí el nombre de "espectro expandido".

Cada usuario de un sistema CDMA emplea un código de transmisión distinto (y único) para modular su señal. La selección del código a emplear para la modulación es vital para el buen desempeño de los sistemas CDMA, porque de él depende la selección de la señal de interés, que se hace por correlación cruzada de la señal captada con el código del usuario de interés, así como el rechazo del resto de señales y de las interferencias multi-path (producidas por los distintos rebotes de señal).

El mejor caso se presenta cuando existe una buena separación entre la señal del usuario deseado (la señal de interés) y las del resto; si la señal captada es la buscada, el resultado de la correlación será muy alto, y el sistema podrá extraer la señal. En cambio, si la señal recibida no es la de interés, como el código empleado por cada usuario es distinto, la correlación debería ser muy pequeña, idealmente tendiendo a cero (y por tanto eliminando el resto de señales). Y además, si la correlación se produce con cualquier retardo temporal distinto de cero, la correlación también debería tender a cero. A esto se le denomina autocorrelación y se emplea para rechazar las interferencias multi-path.

En general, en división de código se distinguen dos categorías básicas: CDMA síncrono (mediante códigos ortogonales) y asíncrono (mediante secuencias pseudoaleatorias).

Acceso Múltiple por división de código (CDMA síncro no)

Cuatro señales digitales cuyos vectores son ortogonales.

El CDMA síncrono (figura de arriba) explota las propiedades matemáticas de ortogonalidad entre vectores cuyas coordenadas representan los datos a transmitir. Por ejemplo, la cadena binaria "1011" sería representada por el vector (1, 0, 1, 1). Dos vectores pueden multiplicarse mediante el producto escalar (·), que suma los productos de sus respectivas coordenadas. Si el producto escalar de dos vectores es 0, se dice que son ortogonales entre sí. (Nota: si dos vectores se definen u = (a, b) y v = (c, d); su producto escalar será u·v = a*c + b*d).

Algunas propiedades del producto escalar ayudan a comprender cómo funciona CDMA. Si los vectores a y b son ortogonales, y representan los códigos de dos usuarios de CDMA síncrono A y B, entonces:

Por tanto, aunque el receptor capte combinaciones lineales de los vectores a y b (es decir, las señales procedentes de A y B al mismo tiempo, sumadas en el aire), si conoce el código de transmisión del usuario de interés siempre podrá aislar sus datos de los del resto de usuarios, simplemente mediante el producto escalar de la señal recibida con el código del usuario; al ser el código del usuario ortogonal respecto a todos los demás, el producto aislará la señal de interés y anulará el resto. Este resultado para dos usuarios es extensible a todos los usuarios que se desee, siempre que existan códigos ortogonales

suficientes para el número de usuarios deseado, lo que se logra incrementando la longitud del código.

Cada usuario de CDMA síncrono emplea un código único para modular la señal, y los códigos de los usuarios en una misma zona deben ser ortogonales entre sí.

En el caso de IS-95, se emplean códigos ortogonales de Walsh de 64 bits para codificar las señales y separar a sus distintos usuarios.

CDMA asíncrono

Los sistemas CDMA síncrono funcionan bien siempre que no haya excesivo retardo en la llegada de las señales; sin embargo, los enlaces de radio entre teléfonos móviles y sus bases no pueden coordinarse con mucha precisión. Como los terminales pueden moverse, la señal puede encontrar obstáculos a su paso, que darán origen a cierta variabilidad en los retardos de llegada (por los distintos rebotes de la señal, el efecto Doppler y otros factores). Por tanto, se hace aconsejable un enfoque algo diferente.

Por la movilidad de los terminales, las distintas señales tienen un retardo de llegada variable. Dado que, matemáticamente, es imposible crear secuencias de codificación que sean ortogonales en todos los instantes aleatorios en que podría llegar la señal, en los sistemas CDMA asíncronos se emplean secuencias únicas "pseudo-aleatorias" o de "pseudo-ruido" (en inglés, PN sequences). Un código PN es una secuencia binaria que parece aleatoria, pero que puede reproducirse de forma determinística si el receptor lo necesita. Estas secuencias se usan para codificar y decodificar las señales de interés de los usuarios de CDMA asíncrono de la misma forma en que se empleaban los códigos ortogonales en el sistema síncrono.

Las secuencias PN no presentan correlación estadística, y la suma de un gran número de secuencias PN resulta en lo que se denomina interferencia de acceso múltiple (en inglés, MAI, multiple access interference), que puede estimarse como un proceso gaussiano de ruido que sigue el teorema central del límite estadístico. Si las señales de todos los usuarios se reciben con igual potencia, la varianza (es decir, la potencia del ruido) de la MAI se incrementa en proporción directa al número de usuarios. En otras palabras, a diferencia de lo que ocurre en CDMA síncrono, las señales del resto de usuarios aparecerán como ruido en relación con la señal de interés, y provocarán interferencia con la señal de interés: cuantos más usuarios simultáneos, mayor interferencia.

Por otra parte, el hecho de que las secuencias sean aparentemente aleatorias y de potencia distribuida en un ancho de banda relativamente amplio conlleva una ventaja adicional: son más difíciles de detectar en caso de que alguien intente captarlas, porque se confunden con el ruido de fondo. Esta propiedad ha sido aprovechada durante el siglo XX en comunicaciones militares.

Todos los tipos de CDMA aprovechan la ganancia de procesado que introducen los sistemas de espectro extendido; esta ganancia permite a los

receptores discriminar parcialmente las señales indeseadas. Las señales codificadas con el código PN especificado se reciben, y el resto de señales (o las que tienen el mismo código pero distinto retardo, debido a los diferentes trayectos de llegada) se presentan como ruido de banda ancha que se reduce o elimina gracias a la ganancia de procesado.

Como todos los usuarios generan MAI, es muy importante controlar la potencia de emisión. Los sistemas CDMA síncrono, TDMA o FDMA pueden, por lo menos en teoría, rechazar por completo las señales indeseadas (que usan distintos códigos, ranuras temporales o canales de frecuencia) por la ortogonalidad de estos esquemas de acceso al medio. Pero esto no es cierto para el CDMA asíncrono; el rechazo de las señales indeseadas sólo es parcial. Si parte (o el total) de las señales indeseadas se reciben con potencia mucho mayor que la de la señal deseada, ésta no se podrá separar del resto. Para evitar este problema, un requisito general en el diseño de estos sistemas es que se controle la potencia de todos los emisores; se busca asegurar que la potencia captada por el receptor sea aproximadamente la misma para todas las señales entrantes. En los sistemas de telefonía celular, la estación base emplea un esquema de control de potencia por bucle cerrado (fast closed-loop power control, en inglés) para controlar estrictamente la potencia de emisión de cada teléfono.

Ventajas y beneficios Algunas ventajas y beneficios de la tecnología CDMA (muchas de ellas aplicables también a WCDMA) que la sitúan en una posición muy ventajosa frente a su competidor TDMA.

� Técnica de paquetes IP: Las redes basadas en CDMA están construidas bajo protocolos basados en IP. En otro tipo de redes, añadir un equipo que opere con paquetes de datos es costoso y requiere también de un terminal que lo soporte. El estándar cdmaOne ya incorpora en sus terminales los protocolos TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) y PPP (Point to Point Protocol).

� Seguridad y privacidad: La técnica de espectro extendido es muy utilizada para aplicaciones militares desde la Segunda Guerra Mundial por motivos de seguridad. Diseñado con alrededor de 4,4 trillones de códigos, CDMA virtualmente elimina la clonación de dispositivos y hace muy difícil capturar y descifrar una señal.

� Control del nivel de potencia: El control de la potencia es otro beneficio de los sistemas de CDMA. Empleando técnicas de procesamiento de señales, corrección de error, etc., CDMA supera el problema de la potencia con una serie de ciclos de realimentación. Con un control automático de la ganancia en los terminales y una supervisión constante del nivel de señal a ruido (S/N) y tasas de error en la estación base de radio, los picos en el nivel de potencia se regulan ajustando la potencia a una razón de 800 veces por segundo. Esto tiene gran repercusión en el ajuste dinámico del tamaño de las celdas. En una celda congestionada, la potencia de todas los terminales se elevaría creando interferencia mutua. En el margen, las transmisiones a alta potencia inundarían a las celdas vecinas, provocando incluso el

cambio de estación base de radio adyacente. En una celda con poca densidad, la potencia es tan baja que la celda se reduce efectivamente, transmitiendo sin interferencia hacia las celdas vecinas mejorando el rendimiento de las mismas. Este tipo de ajuste dinámico en el tamaño de las celdas es imposible en TDMA, donde las celdas adyacentes utilizan diferentes frecuencias.

� Pocas caídas de llamadas: La transferencia de celdas (handover) de CDMA, método para transferir llamadas entre celdas, reduce inteligentemente el riesgo de interrumpirlas durante una transferencia. El proceso conocido como transferencia suave (soft handover) entre celdas conduce a pocas las llamadas caídas, ya que 2 ó 3 celdas están supervisando la llamada todo el tiempo. La transferencia entre celdas es un proceso transparente para el usuario y, debido a que todos los usuarios están utilizando el mismo espectro, es más fácil moverse de una celda a otra sin que el abonado se dé cuenta.

� Resistencia a la interferencia y multitrayecto: El multitrayecto en CDMA, en vez de ocasionar problemas con la señal, la fortalece más y conduce a una casi eliminación de la interferencia y desvanecimiento. Ambos, el ruido eléctrico de fondo y ruido acústico de fondo son filtrados al usar ancho de banda estrecha que corresponde a la frecuencia de la voz humana, lo que mantiene al ruido de fondo fuera de las conversaciones. En TDMA, por el contrario, al estar basada en el tiempo, los trayectos múltiples representan un problema. Señales que vienen de distintas trayectorias, desfasadas en el tiempo, ocasionan que éstas interfieran entre sí, haciendo que se degrade o, en algún momento, se corte la comunicación.

� Ancho de banda bajo demanda: El canal de 1,25 MHz de CDMA provee un recurso común para todos los terminales en un sistema de acuerdo a sus propias necesidades, como podría ser voz, fax, datos u otras aplicaciones. En un tiempo dado, la porción de este ancho de banda que no sea usada por un terminal estará disponible para otro usuario. Debido a que CDMA utiliza una porción grande de espectro repartida entre varios usuarios, aporta flexibilidad en el ancho de banda para permitir servicios bajo demanda. En TDMA, donde los canales son fijos y pequeños, esto no es posible. En general, está comprobado que CDMA es de tres a seis veces más eficiente en la utilización del ancho de banda que TDMA.

� Compatibilidad hacia adelante y hacia atrás: Los terminales que funcionan bajo CDMA son compatibles con versiones previas; así un terminal 3G, cdma2000 por ejemplo, es compatible con cdmaOne de 2G. La compatibilidad hacia adelante se realiza sustituyendo un simple chip en el terminal. Un terminal con cdmaOne puede actualizarse a cdma2000 sustituyendo únicamente el chip principal, lo que evita la compra de uno nuevo para poder acceder a los nuevos servicios que se vayan desarrollando.

� Calidad de voz mejorada: Esquemas de control y corrección de errores sofisticados hacen que las tramas de información se interpreten correctamente. Por otro lado, los codificadores de voz (vocoders) la codifican a altas velocidades y reducen así el ruido de fondo. La transferencia suave entre celdas es otro factor que eleva la calidad de la voz en una conversación. El control preciso de los niveles de potencia

asegura que todos los terminales cercanos al nivel óptimo provean la calidad de voz más alta posible.

3) General Packet Radio Service (GPRS) o servicio general de paquetes vía radio: es una extensión del Sistema Global para Comunicaciones Móviles (Global System for Mobile Communications o GSM) para la transmisión de datos no conmutada (o por paquetes). Existe un servicio similar para los teléfonos móviles que del sistema IS-136. Permite velocidades de transferencia de 56 a 144 kbps.

Una conexión GPRS está establecida por la referencia a su nombre del punto de acceso (APN). Con GPRS se pueden utilizar servicios como Wireless Application Protocol (WAP), servicio de mensajes cortos (SMS), servicio de mensajería multimedia (MMS), Internet y para los servicios de comunicación, como el correo electrónico y la World Wide Web (WWW).Para fijar una conexión de GPRS para un módem inalámbrico, un usuario debe especificar un APN, opcionalmente un nombre y contraseña de usuario, y muy raramente una dirección IP, todo proporcionado por el operador de red. La transferencia de datos de GPRS se cobra por volumen de información transmitida (en kilo o megabytes), mientras que la comunicación de datos a través de conmutación de circuitos tradicionales se factura por minuto de tiempo de conexión, independientemente de si el usuario utiliza toda la capacidad del canal o está en un estado de inactividad. Por este motivo, se considera más adecuada la conexión conmutada para servicios como la voz que requieren un ancho de banda constante durante la transmisión, mientras que los servicios de paquetes como GPRS se orientan al tráfico de datos. La tecnología GPRS como bien lo indica su nombre es un servicio (Service) orientado a radio enlaces (Radio) que da mejor rendimiento a la conmutación de paquetes (Packet) en dichos radio enlaces.

Caracteristicas de los usuarios

� De 3 a 10 veces la velocidad : La velocidad máxima de 171.2 kbps, disponible a través de GPRS, es casi tres veces más rápido que las velocidades de transmisión de datos de las redes de telecomunicaciones fijas y diez veces más rápido que los servicios de red actual GSM.

� Conexiones al instante – tranferencia inmediata de datos: GPRS permite conexiones instantánea y continua que permitirá a la información y datos que deben enviarse en cualquier momento y dondequiera que sea necesario. usuarios de GPRS se consideran siempre conectado, sin acceso telefónico necesario. La inmediatez es una de las ventajas de GPRS (y SMS) en comparación con conmutación de circuitos de datos. inmediatez de alta es una característica muy importante para aplicaciones en tiempo crítico, tales como la autorización a distancia de tarjeta de crédito en la que sería inaceptable para mantener al cliente en espera de hasta treinta segundos adicionales.

� Nuevas y mejores aplicaciones: General Packet Radio Service ofrece muchas aplicaciones nuevas que nunca fueron antes a disposición de los usuarios debido a las restricciones en la velocidad y la longitud envió un

mensaje. Algunas de las nuevas aplicaciones que GPRS ofrece es la posibilidad de realizar la navegación web y para transferir archivos de la oficina o el hogar y la domótica, que es la capacidad de uso y control de aparatos en el hogar.

Servicio de acceso Para utilizar GPRS, el usuario deberá: � Un teléfono móvil o un terminal que soporte GPRS (actuales teléfonos

GSM no son compatibles con GPRS) . � Una suscripción a una red de telefonía móvil que soporte GPRS , el uso

de GPRS debe estar habilitado para ese usuario. � Acceso automático a la GPRS puede ser permitida por algunos

operadores de redes móviles, otros requieren un específico “opt-in”. � El conocimiento de cómo enviar y / o recibir información GPRS utilizando

su modelo específico de teléfono móvil, incluyendo la configuración de software y hardware (esto crea una obligación de servicio al cliente) .

� Un destino para enviar o recibir información a través de GPRS. (Considerando que con este SMS a menudo otro teléfono móvil, en el caso de GPRS, es probable que sea una dirección de Internet, ya que GPRS está diseñado para hacer de Internet disponible para los usuarios móviles por primera vez.

� Enormemente la ampliación de los límites y los usos de las conexiones móviles, los usuarios de GPRS se puede acceder a cualquier página web u otras aplicaciones de Internet.

Caracteristicas de la red GPRS ofrece muchas características de la red a nuevos operadores de servicios móviles. Estos incluyen la conmutación de paquetes, la eficiencia del espectro, tanto de Internet, y el apoyo de TDMA y GSM.

Conmutación de paquetes

Desde el punto de vista del operador de red, GPRS consiste en superponer la interferencia de paquetes de aire basado en la conmutación de circuitos existentes de la red GSM. Esto le da al usuario la opción de utilizar un servicio de datos basada en paquetes. Para completar un circuito de conmutación de arquitectura de red con conmutación de paquetes es bastante importante actualización. El estándar GPRS se entrega en una forma muy elegante , con los operadores de redes que necesitan sólo añadir un par de nodos de nueva infraestructura y hacer una actualización de software para algunos elementos de la red existente. Espectro de eficiencia La conmutación de paquetes significa que los recursos de radio GPRS se utilizan sólo cuando los usuarios están realmente enviar o recibir datos. En lugar de dedicar un canal de radio a un usuario móvil de datos por un período fijo de tiempo, el recurso de radio disponibles puede ser al mismo tiempo para compartir entre varios usuarios. Este uso eficiente de los recursos escasos de radio significa que gran número de usuarios de GPRS potencialmente pueden compartir el mismo ancho de banda y se sirve de una sola célula.

El número real de usuarios soportados depende de la aplicación en uso y cantidad de datos que se transfiere. Debido a la eficiencia del espectro de GPRS, hay menos necesidad de construir la capacidad ociosa que sólo se utiliza en las horas pico. GPRS permite por lo tanto los operadores de redes maximizar el uso de los recursos de su red de manera dinámica y flexible, junto con el acceso del usuario a los recursos y los ingresos. GPRS debería mejorar la capacidad en horas punta de una red GSM, ya que al mismo tiempo: � Asigna los recursos escasos de radio de manera más eficiente mediante

el apoyo a la conectividad virtual . � Migra el tráfico que se envió previamente con cambio de circuito de datos

GPRS. � Reduce el centro SMS y cargar el canal de señalización mediante la

migración de una parte del tráfico que antes fue enviado a través de SMS a GPRS en lugar de utilizar el servicio GPRS / SMS interconexión que es compatible con los estándares GPRS.

Consciente de internet Por primera vez, GPRS permite completamente la funcionalidad de Mobile Internet, al permitir el interfuncionamiento entre Internet existentes y la nueva red GPRS. Cualquier servicio que se utiliza a través de Internet fija hoy , File Transfer Protocol (FTP), navegación web, chat, correo electrónico, telnet - serán los disponibles a través de la red móvil por GPRS. De hecho, muchos operadores de red están considerando la posibilidad de utilizar GPRS para ayudar a convertirse en inalámbrico a Internet de los proveedores de servicios en su propio derecho. La World Wide Web se está convirtiendo en la interfaz principal de comunicaciones , acceso de la población de Internet para la recogida de entretenimiento e información, la intranet para el acceso a información de la empresa y conectarse con colegas y la extranet de acceso a clientes y proveedores. Navegar por la Web es una aplicación muy importante para GPRS. Debido a que utiliza los mismos protocolos, la red GPRS puede ser visto como una sub-red de la Internet con GPRS los teléfonos móviles capaces de ser vistos como anfitriones móviles. Esto significa que cada terminal GPRS potencialmente puede tener su propia dirección IP y se direccionables como tal.

Tecnologías de la Generación Dos punto cinco -2.5

4) EDGE es el acrónimo para Enhanced Data rates for GSM of Evolution (Tasas de Datos Mejoradas para la evolución de GSM) : También conocida como EGPRS (Enhanced GPRS), es una tecnología de la telefonía móvil celular, que actúa como puente entre las redes 2G y 3G.

EDGE se considera una evolución del GPRS (General Packet Radio Service). Esta tecnología funciona con redes TDMA y su mejora, GSM. Aunque EDGE funciona con cualquier GSM que tenga implementado GPRS, el operador debe implementar las actualizaciones necesarias, además no todos los teléfonos móviles soportan esta tecnología.

EDGE, o EGPRS, puede ser usado en cualquier transferencia de datos basada en conmutación por paquetes (Packet Switched), como lo es la conexión a Internet. Los beneficios de EDGE sobre GPRS se pueden ver en las aplicaciones que requieren una velocidad de transferencia de datos, o ancho de banda alta, como video y otros servicios multimedia. EDGE puede alcanzar una velocidad de transmisión de 384 Kbps en modo de paquetes, con lo cual cumple los requisitos de la ITU para una red 3G, también ha sido aceptado por la ITU como parte de IMT-2000, de la familia de estándares 3G. También mejora el modo de circuitos de datos llamado HSCSD, aumentando el ancho de banda para el servicio.

Aunque la tecnología UMTS es de mayor capacidad de transferencia, y cronológicamente más reciente, sus altos costos de implementación, y poco apoyo, hacen que una buena cantidad de operadores de telefonía móvil celular tengan implementada la tecnología EDGE, dominando el mercado global de las comunicaciones GSM/GPRS.

Para la implementación de EDGE por parte de un operador, la red principal, no necesita ser modificada, sin embargo, las estaciones bases, BTS, sí deben serlo. Se deben instalar transceptores compatibles con EDGE, además de nuevas terminales (teléfonos) y un software que pueda decodificar/codificar los nuevos esquemas de modulación.

La definición de EDGE, si es de 2 o 3G, depende de su implementación. Mientras la Clase 3 e inferiores, claramente no son 3G, la Clase 4 y superiores, presentan un ancho de banda superior a otras tecnologías consideradas 3G (Como 1xRTT). En Clase 10, con un ancho de banda superior a 230 Kbps, EDGE logra trascender las definiciones comunes de 2G y 3G.

Tecnologías de la Generación Tres -3

1) W-CDMA, banda ancha Code Division Multiple Acces s: es una interfaz de aire estándar que se encuentran en 3G de telecomunicaciones móviles de redes. Se utiliza la DS-CDMA canal método de acceso y el FDD método de impresión a doble cara para velocidades más altas y un apoyo más usuarios a conseguir en comparación con la mayoría de Time Division Multiple Access (TDMA) a los regímenes utilizados en la actualidad.

Aunque no es una actualización evolutiva en la zona de operaciones, se utiliza el mismo núcleo de la red como la 2G GSM redes desplegadas en todo el mundo, lo que permite de modo de operación dual junto con GSM / EDGE, una hazaña que comparte co n otros miembros de la familia UMTS.

Características técnicas

Sólo las principales características se citan a continuación:

� Los canales de radio de 5 MHz de ancho. � Chip tasa de 3,84 MHz

� Apoyó el modo de dúplex: por división de frecuencia (FDD), División de Tiempo (TDD).

� Emplea la detección coherente tanto en el enlace ascendente y descendente basado en el uso de símbolos piloto y canales.

� Apoya entre células operación asincrónica. � Misión variable en un 10 ms marco de base. � Transmisión Multicode Adaptativo de control de potencia basado en SIR

(Signal-to-Interferencia Ratio). � Detección multiusuario y antenas inteligentes se pueden utilizar para

aumentar la capacidad y cobertura. � Múltiples tipos de transferencia (o traspaso) entre las células diferentes,

incluyendo handoff suave, más suave transferencia y transferencia dura. 01:01 esquema de reutilización de frecuencias

Desarrollo

A finales de 1990, W-CDMA ha sido desarrollado por NTT DoCoMo como la interfaz de aire para su red 3G FOMA. Más tarde, NTT DoCoMo ha presentado su pliego de condiciones a la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) como candidato a la 3G estándar internacional conocido como IMT-2000 . La UIT aceptó finalmente W-CDMA como parte de la familia IMT-2000 de estándares 3G, como una alternativa a CDMA2000. EDGE, y la de corto alcance DECT sistema. Más tarde, W-CDMA ha sido seleccionada como una interfaz de aire para el UMTS.

Como NTT DoCoMo no esperar a la finalización de la especificación 3G versión 99, la red fue inicialmente incompatibles con el UMTS. Sin embargo, esto ha sido resuelto por NTT DoCoMo actualización de su red.

Code Division Multiple redes de comunicación de acceso han sido desarrollados por una serie de empresas en los últimos años, pero el desarrollo de redes de telefonía celular, basada en la tecnología CDMA (antes de la W-CDMA), fue dominado por Qualcomm.

Qualcomm fue la primera compañía para tener éxito en el desarrollo de un análisis coste-CDMA aplicación efectiva y práctica para los teléfonos celulares de los consumidores: sus principios de IS-95 estándar de interfaz de aire, que desde entonces ha evolucionado hasta convertirse en la actual CDMA2000 (IS-856/IS-2000) estándar. Qualcomm creó un sistema experimental de banda ancha CDMA llamada CDMA2000 3x, que unificó el W-CDMA ( 3GPP ) y CDMA2000 ( 3GPP2 ) tecnologías de red en un solo diseño para una interfaz de aire estándar en todo el mundo. Compatibilidad con CDMA2000 habría beneficiosamente habilitado la itinerancia en las redes existentes más allá de Japón, ya que Qualcomm redes CDMA2000 son utilizados ampliamente, especialmente en las Américas, con cobertura en 58 países. Sin embargo, las necesidades divergentes resultado en el estándar W-CDMA se conserven y desplegado.

A pesar de incompatibilidades con los actuales estándares de interfaz de aire, la introducción tardía de este sistema de 3G, ya pesar de los altos costos de

actualización de la implementación de una tecnología de transmisor completamente nuevo, W-CDMA ha sido adoptado y desplegarse rápidamente, especialmente en Japón, Europa y Asia, y ya se ha desplegado en más de 55 países .

Razones para W-CDMA

W-CDMA transmite en un par de canales de radio 5 MHz de ancho, mientras que transmite CDMA2000 en uno o varios pares de 1,25 MHz canales de radio. A pesar de W-CDMA usa una secuencia directa técnica de transmisión CDMA como CDMA2000, W-CDMA no es simplemente una versión de banda ancha CDMA2000. El sistema W-CDMA es un nuevo diseño por NTT DoCoMo, y difiere en muchos aspectos de CDMA2000. Desde el punto de vista de ingeniería, W-CDMA proporciona un equilibrio diferente de las compensaciones entre costo, capacidad, rendimiento y densidad, sino que también promete alcanzar un beneficio de costo reducido para teléfonos de vídeo. W-CDMA también pueden ser más adecuados para su implementación en las ciudades muy densas de Europa y Asia. Sin embargo, los obstáculos siguen ahí, y de licencias cruzadas de patentes entre Qualcomm y vendedores de W-CDMA no ha eliminado los posibles problemas de patentes, debido a las características de W-CDMA, que siguen cubiertos por las patentes de Qualcomm.

W-CDMA se ha convertido en un conjunto completo de especificaciones, un protocolo detallado que define cómo se comunica un teléfono móvil con la torre, cómo se modulan las señales, cómo se estructuran los datagramas, y las interfaces del sistema se especifica que permite la libre competencia en los elementos de tecnología.

Implementación

El mundo comercial de W-CDMA primer servicio FOMA, fue lanzado por NTT DoCoMo en Japón.

En otra parte, las implementaciones de W-CDMA son generalmente comercializados bajo la marca UMTS.

2) Por división de tiempo síncrona Code Division Mu ltiple Access (TD-SCDMA) o UTRA / UMTS TDD 1,28 Mcps bajo Chip Rate (LCR): es una interfaz de aire que se encuentran en UMTS de telefonía móvil redes en China como un alternativa a la W-CDMA . Junto con TD-CDMA, que es también conocida como UMTS TDD o IMT-2000 por división de tiempo (IMT-TD).

El término "TD-SCDMA" es engañoso. Aunque sugiere que cubren sólo un método de acceso a los canales basados en CDMA , en realidad es el nombre común de la especificación de interfaz aérea general.

Objetivos

TD-SCDMA está llevando a cabo en la República Popular de China por la Academia China de Tecnología de las Telecomunicaciones (CATT), Datang y

Siemens AG , en un intento de no depender de la tecnología occidental. Es probable que esto principalmente por razones prácticas, otras 3G en formato exigir el pago de los derechos de patente a un gran número de titulares de patentes occidentales.

Sin embargo, los defensores de TD-SCDMA. También se dice que es más adecuado para las zonas densamente pobladas. Además, se supone que debe cubrir todos los escenarios de uso, mientras que W-CDMA se ha optimizado para el tráfico simétrico de las células y los macro y TD-CDMA se utiliza mejor en escenarios de baja movilidad dentro de las células de micro o pico.

TD-SCDMA se basa en la tecnología de espectro ensanchado que hace poco probable que sea capaz de escapar por completo el pago de derechos de licencia a los titulares de patentes occidentales.

Técnica pone de relieve

TD-SCDMA usa TDD , en contraste con el régimen de FDD utilizado por W-CDMA . Al ajustar dinámicamente el número de intervalos de tiempo usados para enlace descendente y ascendente , el sistema es más fácil acomodar el tráfico asimétrico con diferentes necesidades de velocidad de datos en enlace descendente y ascendente de los regímenes FDD. Ya que no requiere de espectro emparejado para el enlace descendente y ascendente, la flexibilidad de atribución de espectro también se incrementa. Utilizando la misma frecuencia portadora para el enlace ascendente y descendente también significa que la condición del canal es el mismo en ambas direcciones, y la estación base se puede deducir la información del canal de enlace descendente a partir de estimaciones del canal de enlace ascendente, lo cual es útil para la aplicación de la formación de haz técnicas.

TD-SCDMA también utiliza TDMA , además de la CDMA utilizada en WCDMA. Esto reduce el número de usuarios en cada intervalo de tiempo, lo que reduce la complejidad de la implementación de la detección multiusuario y la formación de haz esquemas, pero el continuo de transmisión no también reduce la cobertura (debido a la potencia de pico más alto es necesario), movilidad (debido a la menor control de potencia de frecuencia) y complica la gestión de recursos radio algoritmos.

La "S" en el TD-SCDMA es sinónimo de "sincrónica", lo que significa que las señales de enlace ascendente se sincronizan en el receptor de la estación base, alcanzado por los ajustes de tiempo continuo. Esto reduce la interferencia entre los usuarios del mismo intervalo de tiempo utilizando diferentes códigos mediante la mejora de la ortogonalidad entre los códigos, por lo tanto aumentando la capacidad del sistema, a costa de cierta complejidad de hardware lograr la sincronización de enlace ascendente.

3) CDMA2000: es una familia de estándares de telecomunicaciones móviles de tercera generación (3G) que utilizan CDMA, un esquema de acceso múltiple para redes digitales, para enviar voz, datos, y señalización (como un número

telefónico marcado) entre teléfonos celulares y estaciones base. Ésta es la segunda generación de la telefonía celular digital IS-95.

CDMA2000 ha tenido relativamente un largo historial técnico, y aún sigue siendo compatible con los antiguos estándares en telefonía CDMA (como cdmaOne) primero desarrollado por Qualcomm, una compañía comercial, y propietario de varias patentes internacionales sobre la tecnología.

Los estándares CDMA2000, CDMA2000 1x , CDMA2000 1xEV-DO , y CDMA2000 1xEV-DV son interfaces aprobadas por el estándar ITU IMT-2000 y un sucesor directo de la 2G CDMA, IS-95 (cdmaOne). CDMA2000 es estandarizado por 3GPP2.

CDMA2000 es una marca registrada de la Telecommunications Industry Association (TIA-USA) en los Estados Unidos, no del término genérico CDMA. (Similarmente Qualcomm bautizó y registró el estándar 2G basado en CDMA, IS-95, como cdmaOne).

CDMA2000 es un competidor incompatible con otros estándares 3G como W-CDMA (UMTS).

A continuación las diferencias entre los diferentes tipos de CDMA2000, en orden de complejidad ascendente:

� CDMA2000 1x

CDMA2000 1x , el núcleo del estándar de inferfaz inalámbrica CDMA2000, es conocido por muchos términos: 1x, 1xRTT, IS-2000, CDMA2000 1X, 1X, y cdma2000 (en minúsculas). La designación "1xRTT" (1 times Radio Transmission Technology) es usada para identificar la versión de la tecnología CDMA2000 que opera en un par de canales de 1,25-MHz (1,25 MHz una vez, opuesto a 1,25 MHz tres veces en 3xRTT). 1xRTT casi duplica la capacidad de voz sobre las redes IS-95. Aunque capaz de soportar altas velocidades de datos, la mayoría de desarrollos están limitados a una velocidad pico de 144 kbits/s. Mientras 1xRTT es calificado oficialmente como una tecnología 3G, 1xRTT es considerado por algunos como una tecnología 2.5G (o a veces 2.75G). Esto ha permitido que sea implementado en el espectro 2G en algunos países limitando los sistemas 3G a ciertas bandas.

Las principales diferencias entre la señalización IS-95 e IS-2000 son: el uso de una señal piloto sobre el reverse link del IS-2000 que permite el uso de una modulación coherente, y 64 canales más de tráfico sobre el forward link de manera ortogonal al set original. Algunos cambios también han sido hechos a la capa de enlace de datos para permitir el mejor uso de los servicios de datos IS-2000 como protocolos de control de accesos a enlaces y control QoS. En IS-95, ninguna de estas características han estado presentes, y la capa de enlace de datos básicamente consistía en un "mejor esfuerzo de entrega". En este orden siguió siendo utilizado para voz.

En los Estados Unidos, Verizon Wireless, Sprint PCS, Alltel, y U.S. Cellular utilizan 1x.

� CDMA2000 3x

CDMA2000 3x utiliza un par de canales de 3,75-MHz (p.ej., 3 X 1,25 MHz) para alcanzar mayores velocidades de datos. La versión 3x de CDMA2000 es algunas veces referidas como Multi-Carrier o MC. La versión 3x de CDMA2000 no ha sido implementada y no está en desarrollo actualmente.

� CDMA2000 1xEV-DO

CDMA2000 1xEV-DO (1x Evolution-Data Optimized , originalmente 1x Evolution-Data Only ), también referido como 1xEV-DO, EV-DO, EVDO, o sólo DO, es una evolución de CDMA2000 1x con una alta velocidad de datos [High Data Rate (HDR)] y donde el forward link es multiplexado mediante división de tiempo. Este estándar de interfaz 3G ha sido denominada IS-856.

CDMA2000 1xEV-DO en su última revisión, Rev. A, soporta una velocidad de datos en el enlace de bajada (forward link) de hasta 3,1 Mbps y una velocidad de datos en el enlace de subida (reverse link) de hasta 1,8 Mbps en un canal de radio dedicado a transportar paquetes de datos de alta velocidad. La Rev. 0 es actualmente desarrollada en América del Norte y presenta un pico en la velocidad de datos en el enlace de bajada de 2,5 Mbps y un pico en la velocidad de datos en el enlace de subida de 154 Kbps.

Verizon Wireless, Sprint Nextel Corporation, Iusacell, Bell Canada, y TELUS son las que han implementado 1xEV-DO en América del Norte, y Alaska Communications Systems (ACS) está implementando 1xEV-DO en los centros principales de población en Alaska. En México, la compañía Iusacell tiene implementado 1xEV-DO bajo el nombre de Iusacell BAM.

� CDMA2000 1xEV-DV

CDMA2000 1xEV-DV (1x Evolution-Data/Voice ), soporta una velocidad de datos en el enlace de bajada (forward link) de hasta 3,1 Mbps y una velocidad de datos en el enlace de subida (reverse link) de hasta 1,8 Mbps. 1xEV-DV también puede soportar una operación concurrente con los usuarios de voz 1x, usuarios de datos 1x y usuarios de datos de alta velocidad 1xEV-DV en el mismo canal de radio.

4) UMTS son las siglas de Universal Mobile Telecomu nication System o Sistema Universal de Comunicaciones Móviles: es miembro de la familia global IMT-2000 del sistema de comunicaciones móviles de “tercera generación” de UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones), y lo que se explica más adelante sobre UMTS y los servicios UMTS es igualmente válido para otros miembros de la familia IMT-2000 (norma de telefonía móvil para 3G).

UMTS es una nueva tecnología de comunicaciones por radio que creará un “canal de bits” para ofrecer acceso móvil a servicios basados en Internet.

Potenciará y ampliará la movilidad en muchas áreas de nuestra vida. En un futuro próximo, la movilidad se convertirá en un aspecto fundamental de muchos servicios. Exigiremos servicios de alta velocidad a Internet, al ocio, a la información y al comercio electrónico estemos donde estemos, no solo desde nuestro ordenador de sobremesa, desde casa o desde el televisor.

Los sistemas de telefonía móvil son diversos e incompatibles entre sí, como suele ocurrir en muchos otros ámbitos de la tecnología. El estándar UMTS es un intento de terminar con esta situación. En este momento en EEUU conviven sistemas obsoletos, como las distintas variantes de telefonía analógica, con diferentes estándares de telefonía digital.

Sólo Europa parece haber alcanzado un acuerdo con el estándar GSM. En Europa, la mayor calidad del servicio del estándar GSM hizo que la antigua telefonía móvil analógica pasará rápidamente a un segundo plano, en la actualidad Europa habla GSM.

Una vez saturada la frecuencia original, de 900 MHz, se implantó el estándar GSM de segunda generación en la banda de 1800 MHz. Pero con el aumento de usuarios, las bandas se quedan cortas. Hoy hay 165 millones de usuarios de GSM en el mundo, el 60 % del mercado de la telefonía móvil, repartidos en 339 redes GSM y 133 países.

El sistema GSM permite disponer de servicios avanzados, como desvío de llamadas, llamada en espera, mensajes, y sobre todo, roaming(cambio de red entre distintos países y operadores) y transmisión de datos, aunque a ridícula velocidad de 9600 bps. Además de la saturación , UMTS debe solucionar las necesidades de los usuarios, para los que las prestaciones de GSM ya no son suficientes.

El futuro global de las comunicaciones necesita un sistema que permita usar el mismo terminal en cualquier parte del mundo. Además aumenta la demanda de servicios avanzados y transmisión de datos.

Funcionamiento

Si nos imaginamos que el teléfono móvil nos proporciona un “canal” de radio hacia la red mundial de telecomunicaciones, los servicios 3G supondrían un ensanchamiento de este canal y permitirían enviar y recibir mucha más información simultáneamente. Además, la 3G implicaría la convergencia de las tecnologías de comunicaciones del área local (interior) y del área extensa(exterior); podríamos acceder a todos los servicios que necesitamos sin problemas desde un terminal mientras nos estamos moviendo.

Las frecuencias de transmisión son un bien escaso, no se puede asignar a cada usuario una frecuencia diferente, han de compartirlas. Con TDMA se utiliza una sola frecuencia, que se divide en casillas de tiempo, las llamadas se reparten entre las casillas. En los sistemas CDMA las llamadas se reparten entre varias frecuencias, la técnica procede de la segunda guerra mundial, cuando se buscaba un sistema que no se pudiera interceptar. En la actualidad

el sistema CDMA es propiedad de la compañía Qualcomm, y ha demostrado ser el mejor: mayor capacidad, calidad de sonido y transmisión de datos que TDMA, y por tanto que GSM. El sistema UMTS utiliza CDMA, con lo que también será compatible con las redes de EEUU. El camino hacia la telefonía global está abierto.

Aspectos Técnicos y Servicios

UMTS permitirá que los teléfonos transmitan y reciban datos con una velocidad 200 veces superior a la de los actuales GSM. Y es que UMTS es el tercer escalón en la historia de la telefonía móvil, después de la analógica y la digital. El funcionamiento será novedoso, el usuario pagará según la cantidad de información que se descargue de la red, y no por el tiempo de uso, con lo que estaremos conectados a la red en todo momento, lo que permitirá acceder de forma instantánea sin tener que esperar a que se establezca la conexión. La máxima velocidad del UMTS es 2 Mbits (31 veces la velocidad de la RDSI). Este máximo solo podrá alcanzarse si la red está al máximo nivel, el usuario está parado y sin móviles a su alrededor, por lo que la velocidad de uso normalmente será menor.

UMTS se basa en extender las actuales tecnologías móviles, inalámbricas y satélites proporcionando mayor capacidad, posibilidades de transmisión de datos y una gama de servicios mucho más extensa, usando un innovador programa de acceso radioeléctrico y una red principal mejorada. Ofrece un nuevo interfaz radio denominado UTRA(UMTS Terrestial Radio Access). Dicho interfaze está basado en tecnología CDMA (Code División Múltiple Access) permitiendo aumentar considerablemente la velocidad de transferencia de datos, y soportará dos modos de operación el FDD(Frequency Divison Duplex) y el TDD(Time División Duplex). El primero en introducirse será FDD que está basada en un esquema de Secuencia Directa CDMA y soporta una velocidad de hasta 384 Kbits/s. El TDD está basado en la multiplexión en tiempo y en código, se ha diseñado y optimizado para ser usado en zonas con alta densidad de tráfico.

UMTS nos ofrecerá unos costes muy bajos y gran facilidad de uso, proporcionándonos nuevos servicios y de mayor calidad (optima relación coste-eficacia), con un acceso rápido, podremos transmitir paquetes de datos y velocidad de transferencia de datos a pedido, total movilidad y cobertura total con servicios UMTS disponibles vía satélite.

UMTS proporciona una buena relación calidad-precio, que en definitiva es lo que buscan los clientes. Estas son algunas de las evidentes ventajas de UMTS:

1. El sistema UMTS mantendrá la compatibilidad con GSM.

2. La frecuencia para UMTS Será de 2GHz y será posible transmitir datos a 2 Mbps, con lo que será posible la videoconferencia móvil.

3. Integra transmisión de paquetes, con lo que se dispondrá de conexión permanente a la red (no sólo al efectuar la comunicación) y se podrá facturar por volumen de datos en lugar de por tiempo.

4. Velocidad adaptable, con lo que se optimiza su uso, al asignar el ancho de banda de forma dinámica (dependiendo del tipo de llamada, imagen, voz,...).

5. Es un sistema global, diseñado para funcionar en todo el mundo, empleando tanto redes terrestres como enlaces por satélite.

6. Proporcionará servicios de uso fácil y adaptables para abordar las necesidades y preferencias de los usuarios.

7. Bajos costos del servicio para asegurar un mercado masivo, con tarifas competitivas.

El mayor beneficio de los sistemas 3G es que ofrecerán servicios finales de alta capacidad, calidad y velocidad actualmente inalcanzables, subsanarán el vacío entre telefonía móvil e Internet. UMTS integra la transmisión de datos en paquetes y por circuitos de conmutación de alta velocidad con beneficios como:

1. Conectividad virtual a la red en todo momento.

2. Formas de facturación alternativas ( por bites, por sesión, tarifa plana, ancho de banda asimétrico de enlace ascendente / descendente) según lo requieran los variados servicios de transmisión de datos que están haciendo su aparición.

Arquitectura

La estructura de redes UMTS esta compuesta por dos grandes subredes: la red de telecomunicaciones y la red de gestión. La primera es la encargada de sustentar la transmisión de información entre los extremos de una conexión. La segunda tiene como misiones la provisión de medios para la facturación y tarificación de los abonados, el registro y definición de los perfiles de servicio, la gestión y seguridad en el manejo de sus datos, así como la operación de los elementos de la red, con el fin de asegurar el correcto funcionamiento de ésta, la detección y resolución de averías o anomalías, o también la recuperación del funcionamiento tras periodos de apagado o desconexión de algunos de sus elementos. Dentro de este apartado vamos a analizar sólo la primera de las dos subredes, esto es, la de telecomunicaciones.

UMTS usa una comunicación terrestre basada en una interfaz de radio W-CDMA, conocida como UMTS Terrestrial Radio Access (UTRA). Soporta división de tiempo duplex (TDD) y división de frecuencia duplex (FDD). Ambos modelos ofrecen ratios de información de hasta 2 Mbps.

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 (UTRAN). Desarrollada para obtener altas velocidades de transmisión. La red de acceso radio proporciona la conexión entre los terminales móviles y el Core Network. En UMTS recibe el nombre de UTRAN (Acceso Universal Radioeléctrico Terrestre) y se compone de una serie de subsistemas de redes de radio (RNS) que son el modo de comunicación de la red UMTS.

� Un RNS es responsable de los recursos y de la transmisión / recepción en un conjunto de celdas y esta compuesto de un RNC y uno o varios nodos B. Los nodos B son los elementos de la red que se corresponden con las estaciones base.

� El Controlador de la red de radio (RNC) es responsable de todo el control de los recursos lógicos de una BTS (Estación Base Transmisora).

� UE (User Equipment). Se compone del terminal móvil y su módulo de identidad de servicios de usuario/suscriptor (USIM) equivalente a la tarjeta SIM del teléfono móvil.

Parte también de esta estructura serían las redes de transmisión empleadas para enlazar los diferentes elementos que la integran. Como los protocolos UU y IU.

Un ejemplo de una conexión a la red UMTS desde un terminal sería el que se explica con el siguiente diagrama: Partimos de nuestro dispositivo 3G ya sea un teléfono móvil o una tarjeta para ordenadores compatible con esta red, nuestros datos llegan al NodoB que es el encargado de recoger las señales emitidas por los terminales y pasan al RNC para ser procesadas, estos dos componentes es lo que llamamos UTRAN, desde el UTRAN pasa al núcleo de la red que está dividido en conmutadores que distribuyen los datos por los diferentes sistemas, según vayan a uno u otro seguirán un camino pasando por el MSC (Mobile services Switching Center) , o por el SGSN (Serving GPRS Support Node) y posteriormente por el GGSN (Gateway GPRS Support Node) .

El Futuro de UMTS

La llegada de la tecnología UMTS supone una nueva era en el mundo de las telecomunicaciones, nos proporciona mayor cantidad de servicios y todo ellos de mayor calidad, con un coste muy bajo, siendo esta compatible con la red GSM, lo cual es un detalle muy importante. Aunque la ventaja principal a destacar es que se posee cobertura mundial, ya no importara donde nos encontremos. Proporciona un mejor y más fácil aprovechamiento de Internet, con lo que logramos información totalmente actualizada y mucho más rápida que el actual wap. Actualmente Internet es la mayor fuente de información, lo

cual conlleva que nuestro terminal UMTS nos ofrezca acceso continuo a toda la información, nuestro correo electrónico, nuestra Web, o todo aquello que deseemos.

Conclusión Los dispositivos móviles son cada vez mas utilizados por la sociedad, y permite, que sus usuarios tengan un mayor control de la información que les resulta vital, ya que estos dispositivos (junto con las redes) posibilitan la conexión a bases de datos o Internet, y de esta manera la sociedad se beneficia, ya que la información y la comunicación están empezando a ser un recurso necesario mas que de lujo. En fin, debemos tener conciencia y prepararnos para lo que se viene más adelante y pensar que el teléfono celular ya no es tan sólo para hablar. El avance en el entorno de las comunicaciones móviles y de las nuevas tecnologías para dispositivos móviles va a suponer en los próximos años un fuerte revulsivo en cuanto a la creación y utilización de nuevos servicios y aplicaciones basadas en la telefonía móvil al dotar a ésta de un gran ancho de banda. La velocidad de transmisión que se puede lograr (hasta 2 Mbit/s) y la introducción de la técnica de conmutación de paquetes (ya con GPRS) y el protocolo IP permite que se empiecen a contemplar como factibles una serie de aplicaciones (principalmente de tipo audiovisual y multimedia), entre ellas la Mensajería Multimedia (MMS) que hasta ahora resultaban difíciles de implantar, dadas las limitaciones presentes en las redes 2G. Tras la implantación del sistema UMTS, el concepto de teléfono móvil cambio radicalmente, pasando de ser un simple instrumento de comunicación para convertirse en un terminal multimedia con múltiples capacidades para la comunicación y el ocio, gracias a la gran cantidad de servicios ofertados y que crecen día a día. Como la capacidad de conectarse a Internet, transferencia y reproducción de audio y video, videoconferencias y demás.

Además, para zonas a las que la telefonía fija no llega o lo hace de una manera deficiente, como zonas de extrarradio de las ciudades, pueblos alejados de grandes núcleos o países en vías de desarrollo; las nuevas Tecnologías para Dispositivos Móviles habilitan la posibilidad de llevar servicios de telecomunicaciones avanzados a todas las personas que se encuentran en esas zonas de poca cobertura a nivel de telecomunicaciones. Por poner un ejemplo, la tecnología UMTS permite administrar un negocio desde un lugar carente de telefonía fija ya que el propietario puede mantenerse en contacto con los clientes y proveedores mediante la red UMTS.

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