UNIVERSIDAD CATOLICA ANDRES BELLOFACULTAD DE INGENIERIAESCUELA DE INGENIERIA EN TELECOMUNICACIONESRADIOCOMUNICACIONES

EVOLUCIN DE LA TELEFONIA MOVIL

Fares Ibrahim Reyes.Yhonny Avila.Jorge Cancelado.Caracas, 15 de abril del 2015.INDICETabla de contenidoINTRODUCCION2PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA4OBJETIVO GENERAL.5OBJETIVOS ESPECIFICOS.5LIMITACIONES.6MARCO TEORICO6PRIMERA GENERACIN (1G)6SEGUNDA GENERACIN (2G)7GENERACIN 2.5 G9TERCERA GENERACIN (3G)12CUARTA GENERACIN (4G)14CUADRO COMPARATIVO16CONCLUSIN17BIBLIOGRAFIA.19

INTRODUCCIONSi bien es cierto que la tecnologa mvil est con nosotros desde la dcada de los 70, ha sufrido cambios fundamentales que hacen que la que hoy conocemos no tenga mucho de la original.As es, en los 40 aos que lleva ha sufrido una importante evolucin, mayormente transparente para nosotros, los usuarios.Los cambios tecnolgicos nos han pasado bastante desapercibidos, excepto por la reduccin de los costes del servicio, por el significativo incremento de sus funcionalidades y por el cambio de las siglas: 1G, 2G, 3G, 4G.Con la aparicin de la telefona mvil digital, fue posible acceder a pginas de Internet especialmente diseadas para mviles, conocidos como tecnologa WAP. Desde ese momento hasta la actualidad, se cre el protocolo para el envo de configuracin automtica del mvil para poder acceder a Internet denominado OMA Client Provisioning.Las primeras conexiones se efectuaban mediante una llamada telefnica a un nmero del operador a travs de la cual se transmitan los datos, de manera similar a como lo hara un mdem de lnea fija para PC.Posteriormente, naci el GPRS (o 2G), que permiti acceder a Internet a travs del protocolo TCP/IP. La velocidad del GPRS es de 54 kbit/s en condiciones ptimas, tarificndose en funcin de la cantidad de informacin transmitida y recibida.Otras tecnologas ms recientes permiten el acceso a Internet con banda ancha, como son EDGE, EV-DO, HSPA y 4G.Por otro lado, cada vez es mayor la oferta de tabletas por los operadores para conectarse a internet y realizar llamadas GSM.Aprovechando la tecnologa UMTS, han aparecido mdems que conectan a Internet utilizando la red de telefona mvil, consiguiendo velocidades similares a las de la ADSL o WiMAX. Dichos mdems pueden conectarse a bases Wi-Fi 3G (tambin denominadas gateways 3G2 3 ) para proporcionar acceso a internet a una red inalmbrica domstica.4 5 En cuanto a la tarificacin, an es cara ya que no es una verdadera tarifa plana, debido a que algunas operadoras establecen limitaciones en cuanto a la cantidad de datos. Por otro lado, han comenzado a aparecer tarjetas prepago con bonos de conexin a Internet.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAComo con toda nueva tecnologa que se expande, los protocolos de conexin mvil, es decir la metodologa utilizada para recibir y enviar datos desde y hacia nuestros celulares, ha necesitado ir cambiando sus especificaciones de funcionamiento para adecuarse a las distintas mejores que han sufrido a lo largo de los aos, especficamente en lo referente a la velocidad que estas pueden alcanzar.Es por ello que con el correr del tiempo, nuestros celulares han podido recibir y enviar datos con cada vez mayor velocidad, llegando a alcanzar rangos inimaginables tan slo unos pocos aos atrs. En este sentido, El siguiente trabajo hace un recorrido desde las redes 2g hasta las redes denominadas como 4G las cuales son en la actualidad el tipo de conexin ms veloz con el que podemos contar, y si bien todava no se ha extendido a todos los pases, en poco tiempo ms los usuarios de todo el mundo podrn disfrutar de ella en todo su esplendor.

OBJETIVO GENERAL.Evolucin de la Telefona MvilOBJETIVOS ESPECIFICOS. Evaluar la evolucin de los protocolos de conexin mviles Resaltar las caractersticas de cada protocolo Comparar cada una de las tecnologas en cuanto al alcance y la velocidad Ventajas y desventajas de cada una de ellas Analizar cul ser el futuro de estas tecnologasLIMITACIONES.El siguiente trabajo se realiz con fines acadmicos, es decir la investigacin realizada solo busca conocer la evolucin de la tecnologa mvil, sus caractersticas, ventajas y desventajas, de ninguna manera busca proponer nuevas tecnologas as como tampoco contempla la realizacin de pruebas sobre las tecnologas estudiadas.

MARCO TEORICOPRIMERA GENERACIN (1G)La 1G de la telefona mvil hizo su aparicin en 1979, si bien prolifer durante los aos 80. Introdujo los telfonos celulares, basados en las redes celulares con mltiples estaciones de base relativamente cercanas unas de otras, y protocolos para el traspaso entre las celdas cuando el telfono se mova de una celda a otra.La transferencia analgica y estrictamente para voz son caractersticas identificadoras de la generacin. Con calidad de enlaces muy reducida, la velocidad de conexin 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 poda ofrecer en forma simultnea ya que los protocolos de asignacin de canal estticos padecen de sta limitacin.Con respecto a la seguridad, las medidas preventivas no formaban parte de esta primitiva telefona celular. La tecnologa predominante de esta generacin es AMPS (Advanced Mobile Phone System), desarrollada principalmente por Bell. Si Telefona cellular bien fue introducida inicialmente en los Estados Unidos, fue usada en otros pases en forma extensiva.Otro sistema conocido como Sistema de Comunicacin de Acceso Total (TACS) fue introducido en el Reino Unido y muchos otros pases. Si bien haba diferencias en la especificacin de los sistemas, eran conceptualmente muy similares.La informacin con la voz era transmitida en forma de frecuencia modulada al proveedor del servicio. Un canal de control era usado en forma simultnea para habilitar el traspaso a otro canal de comunicacin de serlo necesario.Estos sistemas (NMT, AMPS, TACS, RTMI, CNetz, y Radiocom 2000) fueron conocidos luego como la Primera Generacin (G1) de Telfonos Celulares. En Setiembre de 1981 la primera red de telefona celular con roaming automtico comenz en Arabia Saudita; siendo un sistema de la compaa NMT. Un mes ms tarde los pases Nrdicos comenzaron una red NMT con roaming automtico entre pases.SEGUNDA GENERACIN (2G)Si bien el xito de la 1G fue indiscutible, el uso masivo de la propia tecnologa mostr en forma clara las deficiencias que posea. El espectro de frecuencia utilizado era insuficiente para soportar la calidad de servicio que se requera.La llegada de la segunda generacin de telefona mvil fue alrededor de 1990 y su desarrollo deriva de la necesidad de poder tener un mayor manejo de llamadas en prcticamente los mismos espectros de radiofrecuencia asignados a la telefona mvil, para esto se introdujeron protocolos de telefona digital que adems de permitir ms enlaces simultneos en un mismo ancho de banda, permitan integrar otros servicios, que anteriormente eran independientes, en la misma seal, como es el caso del envo de mensajes de texto o Pagina en un servicio denominado Short Message Service o SMS y una mayor capacidad de envo de datos desde dispositivos de fax y mdem.2G abarca varios protocolos distintos desarrollados por varias compaas e incompatibles entre s, lo que limitaba el rea de uso de los telfonos mviles a las regiones con compaas que les dieran soporte.El sistema global para las comunicaciones mviles (del ingls Global System for Mobile communications, GSM, y originariamente del francs groupe spcial mobile) es un sistema estndar, libre de regalas, de telefona mvil digital.Un cliente GSM puede conectarse a travs de su telfono con su computador y enviar y recibir mensajes por correo electrnico, faxes, navegar por Internet, acceder con seguridad a la red informtica de una compaa (red local/Intranet), as como utilizar otras funciones digitales de transmisin de datos, incluyendo el servicio de mensajes cortos (SMS) o mensajes de texto.

GSM se considera, por su velocidad de transmisin y otras caractersticas, un estndar de segunda generacin (2G).

Figura 1 Estructura de red GSMGENERACIN 2.5 GUna vez que la segunda generacin se estableci, las limitantes de algunos sistemas en lo referente al envo de informacin se hicieron evidentes. Muchas aplicaciones para transferencia de informacin eran vistas a medida que el uso de laptops y del propio Internet se fue popularizando.Si bien la tercera generacin 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 transfera informacin slo en un pequeo porcentaje.El nuevo sistema permita a los usuarios compartir un mismo canal, dirigiendo los paquetes de informacin desde el emisor al receptor.

Figura 2 Esquema GPRS

Esto permite el uso ms eficiente de los canales de comunicacin, lo que habilita a las compaas proveedoras de servicios a cobrar menos por ellos.An ms cantidad de mejoras fueron realizadas a la taza de transferencia de informacin al introducirse el sistema conocido como EDGE (Enhanced Data rates aplicado a GSM Evolution).ste bsicamente es el sistema GPRS con un nuevo esquema de modulacin 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 conmutacin de datos en paquetes) y puede usar algo de la infraestructura utilizada por 2G en las redes GSM and CDMA. La tecnologa ms comnmente 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.

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 mayora como servicios 2.5G (o 2.75G, que luce an ms sofisticado) porque son en realidad varias veces ms lentos que los servicios implementados en una red 3G.Mientras los trminos "2G" y "3G" estn definidos oficialmente, no lo est "2.5G". Fue inventado con fines nicamente publicitarios.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/Mdium Access Control).El subnivel LLC proporciona un enlace lgico altamente fiable entre el mvil y su SGSN asignado. Para permitir la introduccin de soluciones de radio alternativas sin mayores cambios ser tan independiente del protocolo RLC/MAC como sea posible.La funcionalidad del protocolo se fundamenta en LAPDm utilizada en el nivel de sealizacin GSM.El subnivel RLC/MAC se encarga de proporcionar servicios de transferencia de informacin sobre la capa fsica de interfaz de radio GPRS, de definir los procedimientos de acceso mltiple sobre el medio de transmisin que consistir en varios canales fsicos, de la transmisin de bloques de datos a travs del interfaz areo y es responsable por el protocolo de correccin de errores BECBackward Error Correction que consiste en la retransmisin selectiva de bloques con errores no corregibles ARQ.La capa fsica, entre el mvil y la BTS, se divide en dos subcapas: la subcapa de enlace fsico (PLPhysical Link sub Layer) y la subcapa fsica de radiofrecuencia (RFLPhysical RF SubLayer).La subcapa de enlace fsico (PLLPhysical Link subLayer) proporciona los servicios necesarios para permitir la transmisin de informacin sobre un canal fsico entre el mvil y la BSS.Estas funciones incluyen el montaje de las unidades de datos, la codificacin de los datos y la deteccin y correccin de errores.La capa fsica de radiofrecuencia (RFL Physical RF Sub Layer) cumple con la recomendacin de GSM y se encarga de realizar la modulacin y la demodulacin de las ondas fsicas.Muchos de los proveedores de servicios de telecomunicaciones se movern a las redes 2.5G antes de entrar masivamente a la 3. La tecnologa 2.5G es ms rpida, y ms econmica para actualizar a 3G.TERCERA GENERACIN (3G)No mucho luego de haberse introducido las redes 2G se comenz a desarrollar los sistemas 3G. Como suele ser inevitable, hay variados estndares con distintos competidores que intentan que su tecnologa 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 estandariz una tecnologa sino una serie de requerimientos (2 Mbit/s de mxima taza de transferencia en ambientes cerrados, y 384 kbit/s en ambientes abiertos, por ejemplo).UMTS: Hoy en da, la idea de un nico estndar internacional se ha visto dividida en mltiples estndares bien diferenciados entre s.Sistema universal de telecomunicaciones mviles (Universal Mobile Telecommunications System o UMTS) es una de las tecnologas usadas por los mviles de tercera generacin, sucesora de GSM, debido a que la tecnologa GSM propiamente dicha no poda seguir un camino evolutivo para llegar a brindar servicios considerados de tercera generacin.Aunque inicialmente est pensada para su uso en telfonos mviles, la red UMTS no est limitada a estos dispositivos, pudiendo ser utilizada por otros.Sus tres grandes caractersticas son las capacidades multimedia, una velocidad de acceso a Internet elevada, la cual tambin le permite transmitir audio y video en tiempo real; y una transmisin de voz con calidad equiparable a la de las redes fijas. Adems, dispone de una variedad de servicios muy extensaExisten principalmente tres tecnologas 3G. Para Europa existe UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) usando CDMA de banda ancha (WCDMA). Este sistema provee transferencia de informacin de hasta 2Mbps.

Figura 3 Estructura de una red UMTSLa Red de Radio Acceso Terrestre UMTS UTRAN considera la incorporacin de dos nuevos elementos: El Controlador de Radio de la Red (RNC Radio Network Controller) y el Nodo B.

La UTRAN contiene mltiples Radio Network Systems (RNSs), y cada RNS es controlado por un RNC, el cual conecta uno o ms nodos B, cada uno de los cuales puede proveer servicio a mltiples celdas. El RNC y el Nodo B en la red UMTS tienen funciones equivalentes a la funcin de la BSC y la BTS en las redes GSM/GPRS. Resulta entonces posible compartir la infraestructura civil (torres y dems) entre ambas arquitecturas, solo que en el caso de UMTS, para lograr la cobertura planeada se deben adicionar nuevos emplazamientos, igualmente, la red ncleo se puede compartir, segn la versin de GSM que tenga el operador.De este modo, UMTS extiende las redes GSM/GPRS existentes, protegiendo la inversin de los operadores.CUARTA GENERACIN (4G)En telecomunicaciones, 4G son las siglas utilizadas para referirse a la cuarta generacin de tecnologas de telefona mvil. Es la sucesora de las tecnologas 2G y 3G, y que precede a la prxima generacin, la 5G.Al igual que en otras generaciones la Unin Internacional de Telecomunicaciones (UIT) cre un comit para definir las generaciones. Este comit es el IMT-Advanced y en l se definen los requisitos necesarios para que un estndar sea considerado de la generacin 4G. Entre los requisitos tcnicos que se incluyen hay uno muy claro, las velocidades mximas de transmisin de datos que debe estar entre 100 Mbit/s para una movilidad alta y 1 Gbit/s para movilidad baja. De aqu se empez a estudiar qu tecnologas eran las candidatas para llevar la etiqueta 4G. Hay que resaltar que los grupos de trabajo de la UIT no son puramente tericos, sino la industria forma parte de ellos y estudian tecnologas reales existentes en dichos momentos. Por esto, el estndar LTE (Long Term Evolution) de la norma 3GPP, no es 4G porque no cumple los requisitos definidos por la IMT-Advanced en caractersticas de velocidades pico de transmisin y eficiencia espectral. Aun as la UIT declar en 2010 que los candidatos a 4G, como era ste, podan publicitarse como 4G.La 4G est basada completamente en el protocolo IP, siendo un sistema y una red, que se alcanza gracias a la convergencia entre las redes de cables e inalmbricas. Esta tecnologa podr ser usada por mdems inalmbricos, mviles inteligentes y otros dispositivos mviles. La principal diferencia con las generaciones predecesoras ser la capacidad para proveer velocidades de acceso mayores de 100 Mbit/s en movimiento y 1 Gbit/s en reposo, manteniendo una calidad de servicio (QoS) de punta a punta de alta seguridad que permitir ofrecer servicios de cualquier clase en cualquier momento, en cualquier lugar, con el mnimo coste posible.El WWRF (Wireless World Research Forum) pretende que 4G sea una fusin de tecnologas y protocolos, no slo un nico estndar, similar a 3G, que actualmente incluye tecnologas como lo son GSM y CDMA.1La empresa NTT DoCoMo en Japn, fue la primera en realizar experimentos con las tecnologas de cuarta generacin, alcanzando 100 Mbit/s en un vehculo a 200 km/h. La firma lanz los primeros servicios 4G basados en tecnologa LTE en diciembre de 2010 en Tokio, Nagoya y Osaka.El concepto de 4G trae unas velocidades mayores a las de 301 Mbit/s con un radio de 8 MHz; entre otras, incluye tcnicas de avanzado rendimiento radio como MIMO y OFDM. Dos de los trminos que definen la evolucin de 3G, siguiendo la estandarizacin del 3GPP, sern LTE para el acceso radio, y SAE (Service Architecture Evolution) para la parte ncleo de la red.Los requisitos UIT y estndares 4G indican las siguientes caractersticas:2 Para el acceso radio abandona el acceso tipo CDMA caracterstico de UMTS. Uso de SDR (Software Defined Radios) para optimizar el acceso radio. La red completa prevista es todo IP.Las tasas de pico mximas previstas son de 100 Mbit/s en enlace descendente y 50 Mbit/s en enlace ascendente (con un ancho de banda en ambos sentidos de 20 MHz).

CUADRO COMPARATIVO

1G2G2.5G3G

4G

Inicio/Evolucin1970/19841980/19911985/19991990/20022000/2006

Ancho deBanda1.9 Kbps14.4 Kbps14.4 Kbps2 Mbps200 Mbps

EstndarAMPS, FDMATDMA, CDMA, GSM

GPRS, EDGE, 1xRTTWCDMA,CDMA-2000Estndar Unificado

Tecnologa

Analgica

Digital

DigitalBanda ancha CDMS y tecnologa IP

LAN/ WAN / PAN Y WLAN

Servicio

Telefona mvil (Voz)

Voz digital y mensajes cortosMayor capacidad, paquete de datosIntegracin de alta calidad de audio, video y datos

Acceso a la informacin dinmica, dispositivos porttiles

Multiplexacin

FDMATDMA, CDMATDMA, CDMACDMACDMA

Conmutacin

Circuito

CircuitoCircuito para red de acceso, interfaz de airePaquetes excepto el circuito para interfaz de aire

Todos los paquetes

Ncleo

PSTN

PSTNPSTN y Red de datos

Red de datosInternet

CONCLUSINComo conclusin se puede decir que hoy en da los dispositivos mviles han llegado a ser el mtodo decomunicacinms activo y con mayor progresin de todos los existentes. No es de extraar que en pocos aos haya desbancado a los mtodos ms tradicionales (prensa,televisin, radio) y se haya convertido en el ms usado tambin.El auge y la importancia de la tecnologa mvil se debe, evidentemente, a los avances tecnolgicos que han posibilitado que un pequeo dispositivo sea hoy en da ms potente que cientos de ordenadores de hace veinte aos.

Son las redes mviles las que permiten no slo la comunicacin verbal mediante celulares, sino tambin otros muchos servicios, como SMS, accesos a internet,mensajera instantnea, video llamadas, email, navegacin... etc.

La primera red mvil fue la1G, y data del ao 1979. Esta primera generacin fue de uso estrictamente para voz y no permita el uso de datos. An hoy es usada por ejemplo, en muchos terminales inalmbricos que poseemos en casa substituyendo al telfono fijo.

Pero laverdadera revolucinllego con la creacin de lared 2G, que ya no slo era digital y no analgica, sino que ademspermita la transmisin de datos, si bien tan slo ciertos servicios como SMS, faxes o similares. Viendo las posibilidades que se ofrecan, esta redGSMpronto evolucion hasta la2.5G o GPRS, que ya permita la navegacin por internet, y el uso de datos, aunque es cierto que a una velocidad muy limitada (unos 64kbps).

Fue aqu donde la telefona mvil definitivamente despeg. De ser para unos pocos privilegiados, en una dcada pas a ser tan necesaria e importante como respirar. Tener lacapacidad de estar conectado siempre que lo deseasesmostr ser un reclamo enorme para las masas, y sobre todo para las nuevas generaciones. As, las ventas de las compaas telefnicas se dispararon, y con ellas las de ventas de terminales.

No es de extraar que pronto se buscase superar las limitaciones de las redes GPRS, y se avanzase hasta la llamada3G, diseada a partes iguales para uso de voz y datos, con la primera 'banda ancha' de uso mvil, que permita una transferencia de datos en condiciones ptimas de cobertura ms que aceptable (2mbps), y que an hoy en da es la ms utilizada en el mundo.

Tras ella lleg unaactualizacin3.5G, con mayores capacidades de datos, y luego lanueva 4G, diseada especficamente para el envo y uso de datos por internet, y que dicen que promete velocidades de hasta 100mbps. Y esta promete no ser la ltima, puesto que existen ya proyectos para tener la5Gfuncionando en el 2020, aunque para eso habr que esperar unos aitos an.

Sea como sea, lo cierto es que las redes mviles son hoy en da un tema de tan vital importancia como lo fue en su poca el correo escrito, los libros, el telgrafo, la radio o el telfono. Sin ellas la sociedad de la comunicacin en la que vivimos se quedara ciega, sorda y muda.Gracias a ellas el ser humano de hoy en da puede satisfacer su necesidad de comunicacin en un mundo casi por completo digitalizado.

BIBLIOGRAFIA.

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