Sistemas de telefonía móvil

Resumen. Reseña histótica. Términos clave. Contenido. 1, 2 y 3 Generación. Telefonía Celular

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EVOLUCIÓN DE LOS SISTEMAS DE TELEFONÍA MÓVIL

[Author ID1: at Wed Jul 27 10:29:00 2011][Author ID1: at Wed Jul 27 10:29:00 2011][Author ID1: at Wed Jul 27 10:29:00 2011]

RESUMEN:

Este trabajo pretende contribuir al entendimiento de las diferentes tecnologías de telefonía móvil, debido al acelerado crecimiento que las comunicaciones inalámbricas han tenido, se puede pensar que a futuro serán capaces de llegar a más gente por diferentes caminos. A pesar que la telefonía celular fue concebida estrictamente para la voz, las mejoras en calidad, seguridad e integración de servicios multimedia la han convertido en una herramienta indispensable para las personas. Como resultado, los investigadores en cooperación con institutos de normalización invierten tiempo y recursos en encontrar nuevos sistemas de mayor capacidad, y en consecuencia, de menor costo.

TÉRMINOS CLAVE:

Comunicaciones inalámbricas, telefonía celular, integración de servicios multimedia, normas de estandarización, generaciones de telefonía móvil, celdas, CDMA2000, GSM, GPRS, UMTS.

CONTENIDO:

INTRODUCCIÓN 1

HISTORIA 1

Reseña histórica 1

Generaciones de la Telefonía Celular 2

Generación Cero (0G) 3

Primera generación (1G) 4

Segunda generación (2G) 5

Generación 2.5 G 8

Tercera generación (3G) 11

CDMA 14

CDMA450 15

FUNCIONAMIENTO DE LA TELEFONÍA CELULAR 16

CONCLUSIONES 18

BIBLIOGRAFÍA 20

INTRODUCCIÓN

E

l Término “Comunicaciones Móviles” describe cualquier enlace de radiocomunicación entre dos terminales, de los cuales al menos uno está en movimiento, o detenido, pero en localizaciones indeterminadas, pudiendo el otro ser un terminal fijo, tal como una estación base. Esta definición es de aplicación a todo tipo de enlace de comunicación, ya sea móvil a móvil o fijo a móvil. Los terminales inalámbricos constituyen uno de los segmentos más innovadores en el mercado de las comunicaciones móviles.

El teléfono celular consiste en un dispositivo de comunicación electrónico con las mismas capacidades básicas de un teléfono de línea telefónica convencional. Además de ser portátil es inalámbrico al no requerir cables conductores para su conexión a la red telefónica.

HISTORIA

Reseña histórica

Con el fin de mostrar la evolución de la telefonía móvil en la historia se procederá a describir una pequeña reseña que muestra el avance de la misma:

1947: Los científicos desarrollaron las ideas que permitían el uso de teléfonos móviles usando “células” que identificaran un usuario en cualquier punto desde donde se efectuara la llamada.

1949: En la época predecesora a los teléfonos celulares, la gente que realmente necesitaba comunicación móvil tenía que confiar en el uso de radioteléfonos en sus autos. En el sistema radiotelefónico, existía sólo una antena central por cada ciudad, y unos pocos canales disponibles en la torre.

1964: Los sistemas selectores de canales automáticos fueron colocados en servicio para los sistemas de telefonía móvil. Esto eliminó la necesidad de la operación oprimir-para-hablar (push-to-talk) y les permitía a los clientes marcar directamente sus llamadas, sin la ayuda de una operadora.

1971: La demanda creciente en el espectro de frecuencia de telefonía móvil saturado impulsó a buscar un modo de proporcionar una eficiencia del espectro de frecuencia mayor. AT&T comenzaba a delinear el principio de la radio celular.

1973: El Dr. Martin Cooper es considerado el inventor del primer teléfono portátil. Siendo gerente general de sistemas de Motorola realizó una llamada a sus competidores de AT&T desde su teléfono celular, transformándose en la primera persona en hacerlo.

1979: Si bien los americanos eran los pioneros en la tecnología, los primeros sistemas comerciales aparecieron en Tokio, por la compañía NTT

1983: La AMPS es lanzada usando frecuencias de banda desde 800 MHz. hasta 900 MHz y de 30 Khz. de ancho de banda para cada canal como un sistema totalmente automatizado de servicio telefónico. Es el primer estándar en telefonía celular en el mundo.

1988: Se crea un nuevo estándar, el TDMA Interim Standard 54, el cual es oficializado en 1991.

1996: Bell Atlantic Mobile lanza la primera red comercial CDMA en los Estados Unidos.

13 de Octubre de 2003: 20° Aniversario de las Comunicaciones Inalámbricas Comerciales.

Generaciones de la Telefonía Celular

Es importante contar con un marco de referencia común desde las diferentes generaciones puedan ser explicadas y desde donde su proceso evolutivo pueda ser entendido. Ver Figura 1.

Figura 1. Marco de referencia para el análisis

Vamos a considerar que la arquitectura de estos sistemas se encuentra compuesta por cuatro bloques básicos:

  • El equipo de usuario, desde donde éste se conecta a la red y a través del cual recibe sus servicios.

  • La red de acceso, constituida por el subsistema de estaciones base, permite la movilidad del usuario dentro del área de cobertura de la red.

  • El núcleo de la red, constituido por el subsistema de conmutación, responsable por el establecimiento de la trayectoria a través de la cual el intercambio de información tiene lugar.

  • El bloque de las otras redes, redes de cobertura amplia (WAN), con las cuales la red celular se interconecta (RDSI, RTPC, etc.).

En cada una de las fronteras, de cada uno de estos bloques funcionales, debe existir una interfaz que haga posible el intercambio de información.

En dicha evolución se aprecia el cumplimiento de las necesidades del mercado para tener acceso múltiple al canal de comunicación, así como la necesaria migración de los sistemas analógicos a sistema digital con el fin de permitir mayor volumen de usuarios y ofrecer los niveles de seguridad que se demandaban.

Los servicios móviles han evolucionado en generaciones, en cada una de ellas resulta plenamente reconocible un conjunto de características que las definen.

La primera generación fue la de los servicios analógicos, la segunda, la de los servicios digitales, y la tercera, la de los servicios multimedia.

En la Tabla 1 se establece una comparación entre ellas.

Criterio

1G

2G

3G

Servicios

Voz

Voz y SMS

Voz y Datos

Calidad de Servicio (QoS)

Baja

Alta

Alta

Nivel estandarización

Bajo

Fuerte

Fuerte

Velocidad de Transmisión

Baja

Baja

Alta

Tipo de Conmutación

Circuitos

Circuitos

Paquetes IP

Tabla 1: Comparación entre diferentes generaciones de servicios móviles.

Generación Cero (0G)

Representa a la telefonía móvil previa a la era celular. Estos teléfonos móviles eran usualmente colocados en autos o camiones, aunque modelos en portafolios también eran realizados.

Por lo general, el transmisor (Transmisor-Receptor) era montado en la parte trasera del vehículo y unido al resto del equipo (el dial y el tubo) colocado cerca del asiento del conductor. Eran vendidos a través de WCCs (Empresas Telefónicas alámbricas), RCCs (Empresas Radio Telefónicas), y proveedores de servicios de radio doble vía.

El mercado estaba compuesto principalmente por constructores, celebridades, etc. Esta tecnología, conocida como Autoradiopuhelin (ARP), fue lanzada en 1971 en Finlandia; conocida ahora como el país con la primera red comercial de telefonía móvil. En la Figura 2 se aprecia la evolución de los sistemas celulares:

Figura 2. Evolución de los sistemas celulares

Primera generación (1G)

La 1G de la telefonía móvil hizo su aparición en 1979, si bien proliferó durante los años 80. Introdujo los teléfonos “celulares”, basados en las redes celulares con múltiples estaciones de base relativamente cercanas unas de otras, y protocolos para el “traspaso” entre las celdas cuando el teléfono se movía de una celda a otra.

La transferencia analógica y estrictamente para voz son características identificadoras de la generación. Con calidad de enlaces muy reducida, la velocidad de conexión no era mayor a (2400 bauds).

En cuanto a la transferencia entre celdas, era muy imprecisa ya que contaban con una baja capacidad (Basadas en FDMA, Frequency Division Multiple Access), lo que limitaba en forma notable la cantidad de usuarios que el servicio podía ofrecer en forma simultánea ya que los protocolos de asignación de canal estáticos padecen de ésta limitación.

Con respecto a la seguridad, las medidas preventivas no formaban parte de esta primitiva telefonía celular. La tecnología predominante de esta generación es AMPS (Advanced Mobile Phone System), desarrollada principalmente por Bell. Si Telefonía celular 10 bien fue introducida inicialmente en los Estados Unidos, fue usada en otros países en forma extensiva.

Otro sistema conocido como Sistema de Comunicación de Acceso Total (TACS) fue introducido en el Reino Unido y muchos otros países. Si bien había diferencias en la especificación de los sistemas, eran conceptualmente muy similares.

La información con la voz era transmitida en forma de frecuencia modulada al proveedor del servicio. Un canal de control era usado en forma simultánea para habilitar el traspaso a otro canal de comunicación de serlo necesario.

La frecuencia de los canales era distinta para cada sistema. MNT usaba canales de 12.5KHz, AMPS de 30KHz y TACS de 25KHz. A su vez, el tamaño de los aparatos era mayor al de hoy en día; fueron originalmente diseñados para el uso en los automóviles. Motorola fue la primera compañía en introducir un teléfono realmente portátil.

Estos sistemas (NMT, AMPS, TACS, RTMI, CNetz, y Radiocom 2000) fueron conocidos luego como la Primera Generación (G1) de Teléfonos Celulares. En Setiembre de

1981 la primera red de telefonía celular con roaming automático comenzó en Arabia Saudita; siendo un sistema de la compañía NMT. Un mes más tarde los países Nórdicos comenzaron una red NMT con roaming automático entre países.

Segunda generación (2G)

Si bien el éxito de la 1G fue indiscutible, el uso masivo de la propia tecnología mostró en forma clara las deficiencias que poseía. El espectro de frecuencia utilizado era insuficiente para soportar la calidad de servicio que se requería.

Al convertirse a un sistema digital, ahorros significativos pudieron realizarse. Un número de sistemas surgieron en la década del 90' debido a estos hechos, y su historia es tan exitosa como la de la generación anterior.

La Segunda Generación (2G) de telefonía celular, como ser GSM, IS136 (TDMA), iDEN and IS95 (CDMA) comenzó a introducirse en el mercado. La primera llamada digital entre teléfonos celulares fue realizada en Estados Unidos en 1990.

En 1991 la primera red GSM fue instalada en Europa.

La generación se caracterizó por circuitos digitales de datos conmutados por circuito y la introducción de la telefonía rápida y avanzada a las redes.

Usó a su vez acceso múltiple de tiempo dividido (TDMA) para permitir que hasta ocho usuarios utilizaran los canales separados por 200MHz. Los sistemas básicos usaron frecuencias de banda de 900MHz, mientras otros de 1800 y 1900MHz. En la Figura 3 se aprecia la Arquitectura del Sistema GSM.:

Figura 3. Arquitectura del Sistema GSM.

Nuevas bandas de 850MHz fueron agregadas en forma posterior. El rango de frecuencia utilizado por los sistemas 2G coincidió con algunas de las bandas utilizadas por los sistemas 1G (como a 900Hz en Europa), desplazándolos rápidamente. La introducción de esta generación trajo la desaparición de los “ladrillos” que se conocían como teléfonos celulares, dando paso a pequeñísimos aparatos que entran en la palma de la mano y oscilan entre los 80 y 200gr.

Mejoras en la duración de la batería, tecnologías de bajo consumo energético. En la Tabla 2 se describen las principales interfaces, los tipos de información y los protocolos de la arquitectura GSM.

El sistema 2G utiliza protocolos de codificación más sofisticados y se emplea en los sistemas de telefonía celular actuales. Las tecnologías predominantes son: GSM (Global System por Mobile Communications); IS136 (conocido también como TIA/EIA136 o ANSI136) y CDMA (Code Division Multiple Access) y PDC (Personal Digital Communications)

Tabla 2. Interfaces del Sistema GSM

Se encontrará información detallada de los protocolos en la sección correspondiente más adelante. En la Figura 4 se aprecia los tipos de acceso al medio:

Figura 4. FDMA y TDMA en GSM

Los protocolos empleados en los sistemas 2G soportan velocidades de información por voz más altas, pero limitados en comunicación de datos. Se pueden ofrecer servicios auxiliares, como datos, fax y SMS (Short Message Service).

La mayoría de los protocolos de 2G ofrecen diferentes niveles de encriptación. En Estados Unidos y otros países se le conoce a 2G como PCS (Personal Communication Services).

Generación 2.5 G

Una vez que la segunda generación se estableció, las limitantes de algunos sistemas en lo referente al envío de información se hicieron evidentes. Muchas aplicaciones para transferencia de información eran vistas a medida que el uso de laptops y del propio Internet se fueron popularizando.

Si bien la tercera generación estaba en el horizonte, algunos servicios se hicieron necesarios previa a su llegada.

El General Packet Radio Service (GPRS) desarrollado para el sistema GSM fue de los primeros en ser visto. Hasta este momento, todos los circuitos eran dedicados en forma exclusiva a cada usuario.

Este enfoque es conocido como “Circuit Switched”, donde por ejemplo un circuito es establecido para cada usuario del sistema. Esto era ineficiente cuando un canal transfería información sólo en un pequeño porcentaje.

El nuevo sistema permitía a los usuarios compartir un mismo canal, dirigiendo los paquetes de información desde el emisor al receptor.

En la Figura 5 se aprecia la Arquitectura de la Red GPRS:

Figura 5. Arquitectura de la Red GPRS

Esto permite el uso más eficiente de los canales de comunicación, lo que habilita a las compañías proveedoras de servicios a cobrar menos por ellos.

Aún más cantidad de mejoras fueron realizadas a la taza de transferencia de información al introducirse el sistema conocido como EDGE (Enhanced Data rates aplicado a GSM Evolution).

Éste básicamente es el sistema GPRS con un nuevo esquema de modulación de frecuencia. Mientras GPRS y EDGE se aplicaron a GSM, otras mejoras fueron orientadas al sistema CDMA, siendo el primer paso de CDMA a CDMA2000 1x.

2.5G provee algunos de los beneficios de 3G (por ejemplo conmutación de datos en paquetes) y puede usar algo de la infraestructura utilizada por 2G en las redes GSM and CDMA. La tecnología más comúnmente conocida de 2.5G es GPRS (nombrada anteriormente), que provee transferencia de datos a velocidad moderada usando canales TDMA no utilizados en la red GSM.

En la Figura 6 se muestra el enrutamiento de paquetes Intra e Inter PLMN en la red GSM/GPRS:

Figura 6. Enrutamiento de paquetes Intra e Inter PLMN en la red GSM/GPRS

Algunos protocolos, como ser EDGE para GSM y CDMA2000 1xRTT para CDMA, califican oficialmente como servicios "3G" (debido a que su taza de transferencia de datos supera los 144 kbit/s), pero son considerados por la mayoría como servicios 2.5G (o 2.75G, que luce aún más sofisticado) porque son en realidad varias veces más lentos que los servicios implementados en una red 3G.

Mientras los términos "2G" y "3G" están definidos oficialmente, no lo está "2.5G". Fue inventado con fines únicamente publicitarios.

En la Tabla 3 se describen las principales interfaces.

Tabla 3. Interfaces del Sistema 2.5G

En la Figura 7 se muestra la pila de protocolos GPRS

Figura 7. Pila de Protocolos GPRS

El nivel de enlace de datos ha sido subdividido en dos subniveles: El LLC y el Control del enlace de radio y control de acceso al medio (RLC/MACRadio Link Control/Médium Access Control).

El subnivel LLC proporciona un enlace lógico altamente fiable entre el móvil y su SGSN asignado. Para permitir la introducción de soluciones de radio alternativas sin mayores cambios será tan independiente del protocolo RLC/MAC como sea posible.

La funcionalidad del protocolo se fundamenta en LAPDm utilizada en el nivel de señalización GSM.

El subnivel RLC/MAC se encarga de proporcionar servicios de transferencia de información sobre la capa física de interfaz de radio GPRS, de definir los procedimientos de acceso múltiple sobre el medio de transmisión que consistirá en varios canales físicos, de la transmisión de bloques de datos a través del interfaz aéreo y es responsable por el protocolo de corrección de errores BECBackward Error Correction que consiste en la retransmisión selectiva de bloques con errores no corregibles ARQ.

La capa física, entre el móvil y la BTS, se divide en dos subcapas: la subcapa de enlace físico (PLPhysical Link sub Layer) y la subcapa física de radiofrecuencia (RFLPhysical RF SubLayer).

La subcapa de enlace físico (PLLPhysical Link subLayer) proporciona los servicios necesarios para permitir la transmisión de información sobre un canal físico entre el móvil y la BSS.

Estas funciones incluyen el montaje de las unidades de datos, la codificación de los datos y la detección y corrección de errores.

La capa física de radiofrecuencia (RFL Physical RF Sub Layer) cumple con la recomendación 05 de GSM y se encarga de realizar la modulación y la demodulación de las ondas físicas.

Muchos de los proveedores de servicios de telecomunicaciones se moverán a las redes 2.5G antes de entrar masivamente a la 3. La tecnología 2.5G es más rápida, y más económica para actualizar a 3G.

Tercera generación (3G)

No mucho luego de haberse introducido las redes 2G se comenzó a desarrollar los sistemas

3G. Como suele ser inevitable, hay variados estándares con distintos competidores que intentan que su tecnología sea la predominante.

Sin embargo, en forma muy diferencial a los sistemas 2G, el significado de 3G fue estandarizado por el proceso IMT2000. Este proceso no estandarizó una tecnología sino una serie de requerimientos (2 Mbit/s de máxima taza de transferencia en ambientes cerrados, y 384 kbit/s en ambientes abiertos, por ejemplo).

a) UMTS: Hoy en día, la idea de un único estándar internacional se ha visto dividida en múltiples estándares bien diferenciados entre sí.

Existen principalmente tres tecnologías 3G. Para Europa existe UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) usando CDMA de banda ancha (WCDMA). Este sistema provee transferencia de información de hasta 2Mbps.

En la Figura 8 se muestra la arquitectura UMTS en bloques funcionales

Figura 8. Arquitectura UMTS. Bloques funcionales

La Red de Radio Acceso Terrestre UMTS UTRAN considera la incorporación de dos nuevos elementos: El Controlador de Radio de la Red (RNC Radio Network Controller) y el Nodo B.

La UTRAN contiene múltiples Radio Network Systems (RNSs), y cada RNS es controlado por un RNC, el cual conecta uno o más nodos B, cada uno de los cuales puede proveer servicio a múltiples celdas. Detalles de la red de acceso terrestre y sus componentes se muestran en la Figura 9.

El RNC y el Nodo B en la red UMTS tienen funciones equivalentes a la función de la BSC y la BTS en las redes GSM/GPRS. Resulta entonces posible compartir la infraestructura civil (torres y demás) entre ambas arquitecturas, solo que en el caso de UMTS, para lograr la cobertura planeada se deben adicionar nuevos emplazamientos, igualmente, la red núcleo se puede compartir, según la versión de GSM que tenga el operador.

De este modo, UMTS extiende las redes GSM/GPRS existentes, protegiendo la inversión de los operadores.

En la Tabla 4 se describen las Interfaces UMTS.

Tabla 4. Interfaces del Sistema UMTS

En la Figura 9 se muestra los dominios de conmutación de circuitos y paquetes

Figura 9. Dominios de conmutación de circuitos y paquetes

Nodo B:

Este componente es la unidad de transmisión / recepción que permite la comunicación entre las radio celdas, se encuentra físicamente localizado en el sitio donde existe una BTS GSM para reducir los costos de implementación. Se conecta con el equipo del usuario (UE) a través de la interfaz de radio Uu utilizando WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) y soportando los modos FDD y TDD simultáneamente.

La interfaz lub provee la conexión entre el nodo B y el RNC usando ATM, en ese sentido, el nodo B es un punto de terminación ATM.

En la Figura 10 se muestra la interfaz de radio en la interfaz Uu

Figura 10. Interfaz de radio en la interfaz Uu

CDMA

Están a su vez las evoluciones de CDMA2000. La primera en ser lanzada fue CDMA2000 1xEVDO, donde EVDO viene de Evolution Data Only.

La idea atrás de este sistema era que muchas de las aplicaciones sólo requirieran conexión de datos, como sería el caso si se usara el celular para conectar una PC a Internet en forma inalámbrica. En caso de requerir además comunicación por voz, un canal 1X estándar es requerido.

Además de usar tecnología CDMA, EVDO usa tecnología TDMA para proveer de la velocidad de transferencia necesaria y mantener la compatibilidad con CDMA y CDMA2000 1X. La siguiente evolución de CDMA2000 fue CDMA2000 1xEV DV.

Esto fue una evolución del sistema 1X totalmente distinto a CDMA2000 1xEVDO, ofreciendo servicios totales de voz y datos. Este sistema también es compatible con CDMA y CDMA2000 1X y es capaz de ofrecer tasas de transferencia de 3.1Mbps.

Estos dos protocolos usaron lo que se conoce como FDD (Frequency Division Duplex), donde los links de ida y vuelta usan distintas frecuencias. Dentro de UMTS existe una especificación conocida como TDD (Time Division Duplex), donde los links poseen la misma frecuencia pero usan distintos segmentos de tiempo.

Sin embargo, TDD no se implementará en los mercados por un tiempo. Un tercer sistema 3G fue desarrollado en China que usa TDD.

Conocido como TDSCDMA (Time Division Synchronous CDMA), usa un canal de 1.6MHz y fue pensado para que abarque el mercado Chino y de los países vecinos.

Algunos de los sistemas 2.5G, como ser CDMA2000 1x y GPRS, proveen de algunas de las funcionalidades de 3G sin llegar a los niveles de transferencia de datos o usos multimedia de la nueva generación.

Por ejemplo, CDMA20001X puede, en teoría, transferir información hasta a 307 kbit/s. Justo por encima de esto se encuentra el sistema EDGE, el cual puede en teoría superar los requerimientos de los sistemas 3G; aunque esto es por tan poco que cualquier implementación práctica quedaría probablemente por debajo del límite deseado.

Al comienzo del siglo 21, sistemas 3G como UMTS y CDMA2000 1xEVDO han comenzado a estar al alcance del público en los países del primer mundo. Sin embargo, el éxito de estos sistemas aún está por probarse.

Un breve resumen de las características técnicas de estas dos tecnologías se lista a continuación:

CDMA450

CDMA450 es una solución 3G que combina los servicios de comunicación inalámbrica CDMA2000 con cobertura de red asequible con base en la banda de frecuencia 450 MHz; la ventaja de utilizar los 450 MHz es la gran propagación de la señal con la utilización de una sola estación base; se calcula que sin ningún tipo de obstáculo una estación base CDMA2000 en los 450 MHz, podría cubrir hasta 80 kilómetros.

A continuación se muestra un cuadro comparativo de la cobertura (radio de la celda) en diferentes bandas de frecuencia:

Al combinar los beneficios propios de la tecnología CDMA2000 basados en su eficiencia espectral, superior capacidad de voz, altas velocidades de transmisión de datos de banda ancha, menor latencia y gran calidad de servicio (QoS), con la gran cobertura que da el uso de la banda de frecuencia de 450 MHz; CDMA450 posee un valor intrínseco sumamente atractivo para operadores y consumidores.

Los sistemas CDMA450 continúan creciendo, y actual mente se cuenta con 108 equipos terminales comercialmente disponibles en el mundo: 85 CDMA2000 1X, 15 EVDO Rel. 0 y 8 EVDO Rev. A.

Así mismo, hay dispositivos multimodo para redes CDMA450/GSM900, al tiempo que dispositivos CDMA450/CDMA800 están siendo desarrollado en este sentido, existen varios fabricantes de infraestructura que están teniendo un rol activo en la promoción de esta tecnología, entre las cuales se encuentran: AlcatelL ucent, Huawei, Nortel, UTStarcom, ZTE, entre otras.

FUNCIONAMIENTO DE LA TELEFONÍA CELULAR

Los teléfonos celulares, por sofisticados que sean y luzcan, no dejan de ser radio transmisores personales. Siendo un sistema de comunicación telefónica totalmente inalámbrica, los sonidos se convierten en señales electromagnéticas, que viajan a través del aire, siendo recibidas y transformadas nuevamente en mensaje a través de antenas repetidoras o vía satélite.

La genialidad del teléfono celular reside en que una ciudad puede ser dividida en pequeñas "células" (o celdas), que permiten extender la frecuencia por toda una ciudad.

Esto es lo que permite que millones de usuarios utilicen el servicio en un territorio amplio sin tener problemas. He aquí como funciona. Se puede dividir un área (como una ciudad) en células.

Cada célula es típicamente de un tamaño de 10 millas cuadradas (unos 26Km2).

Las células se imaginan como unos hexágonos en un campo hexagonal grande, como este:

Cada celda en un sistema análogo utiliza un séptimo de los canales de voz disponibles. Eso es, una celda, más las seis celdas que la rodean en un arreglo hexagonal, cada una utilizando un séptimo de los canales disponibles para que cada celda tenga un grupo único de frecuencias y no haya colisiones entre células adyacentes. Esta configuración puede verse en forma gráfica en la siguiente figura:

De esta forma, en un sistema analógico, en cualquier celda pueden hablar 59 personas en sus teléfonos celulares al mismo tiempo. Con la transmisión digital, el número de canales disponibles aumenta.


Por ejemplo el sistema digital TDMA puede acarrear el triple de llamadas en cada celda, alrededor de 168 canales disponibles simultáneamente.

Cuando el usuario desea realizar una llamada, el teléfono celular envía un mensaje a la torre solicitando una conexión a un número de teléfono específico.

Si la torre dispone de los suficientes recursos para permitir la comunicación, un dispositivo llamado "switch" conecta la señal del teléfono celular a un canal de la red de telefonía pública. La llamada en este momento toma un canal inalámbrico así como un canal en la red de telefonía pública que se mantendrán abiertos hasta que la llamada se concluya.

CONCLUSIONES

Este artículo ha sido de mucha importancia para poder entender los diferentes sistemas de telefonía móvil, su evolución, y prestaciones sus principales características de resumen a continuación:

SISTEMAS 2G: marcó un quiebre con la primera generación de teléfonos celulares al pasar de tecnología analógica a digital.

  • GSM (Sistema global para las comunicaciones móviles): Utiliza las bandas de frecuencia de 900 MHz y de 1800 MHz en Europa. Sin embargo, en Estados Unidos la banda de frecuencia utilizada es la de 1900 MHz.

  • CDMA (Acceso múltiple por división de código): Utiliza una tecnología de espectro ensanchado que permite transmitir una señal de radio a través de un rango de frecuencia amplio.

  • TDMA (Acceso múltiple por división de tiempo): Emplea una técnica de división de tiempo de los canales de comunicación para aumentar el volumen de los datos que se transmiten simultáneamente.

  • GPRS (Servicio general de paquetes de radio) que per mite velocidades de datos teóricas en el orden de los 114 Kbits/s pero con un rendimiento cercano a los 40 Kbits/s en la práctica.

  • EDGE (Velocidades de datos mejoradas para la evolución global) cuadriplica las mejoras en el rendimiento de GPRS con la tasa de datos teóricos anunciados de 384 Kbps, por lo tanto, admite aplicaciones de multimedia.

SISTEMAS 3G:

  • Alta velocidad de transmisión de datos:

    • 144 Kbps con cobertura total para uso móvil.

    • 384 Kbps con cobertura media para uso de peatones.

    • 2 Mbps con áreas de cobertura reducida para uso fijo.

  • Compatibilidad mundial.

  • Compatibilidad de los servicios móviles de G3 con las redes de segunda generación.

  • UMTS (Sistema universal de telecomunicaciones móviles) y emplea codificación WCDMA (Acceso múltiple por división de código de banda ancha). Usa bandas de 5 MHz para transferir voz y datos con velocidades de datos que van desde los 384 Kbps a los 2 Mbps.

BIBLIOGRAFÍA

[1] Álvaro Pachón de la Cruz "Evolución de los sistemas móviles celulares GSM" Departamento Redes y Comunicaciones Universidad Icesi-I2T, Colombia, 2004

[2] E. Bustamante et al., “Hacia un nuevo sistema mundial de comunicación,” Las industrias culturales en la era digital, vol. 2, 2003.

[3] http://www.cabinas.net/monografias/tecnologia/generaciones_de_la_telefonia_celular.asp

[4] http://elorigendeltelefono.blogspot.com/2008/12/evolucion-de-la-generacion-de-telefonia.html

[5] http://publicalpha.com/todo-sobre-telefonia-celular-tercera-generacion/

[6] http://www.mailxmail.com/curso-telefonia-celular-movil-funcionamiento-generaciones/funcionamiento-telefonia-celular-celdas

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