En un principio, los abonados a la tecnología GSM utilizaban un "medio" simétrico de conmutación de circuitos (CS) para la transferencia de datos. Con Internet y la mensajería electrónica, había aumentado considerablemente la presión por conseguir la transferencia móvil de datos y es probable que se subestimara este avance cuando se especificó el sistema GSM por primera vez. Para contrarrestar esta situación se han introducido un par de mejoras. En primer lugar, se ha optimizado la codificación de los canales y, en segundo lugar, en vez de utilizar un canal de tráfico se pueden utilizar varios y así pasar m ás datos por la interfaz aérea. Esta disposición se conoce como Datos por Conmutación de Circuitos de Alta Velocidad (HSCSD). En un entorno ideal, un usuario de HSCSD) puede conseguir una velocidad de transferencia de datos de entre 40 y 50 kb/s. Desde el punto de vista técnico, la solución es muy sencilla, pero, desafortunadamente, desaprovecha recursos y algunos usuarios finales no estarán muy contentos con los precios que los operadores han fijado. Otra característica es que la mayor parte del tráfico de datos es asimétrico por naturaleza, es decir, por lo general, se emplea una velocidad de transferencia de datos muy baja desde el terminal hacia la red (enlace a s c e n d e n t e o uplink) y velocidades más altas en la dirección opuesta (enlace descendente o downlink).
21 La interfaz Um simétrica de CS no es el mejor modo posible de acceso a las conexiones de datos. Además, considerando que la mayor parte del tráfico de datos es por naturaleza de conmutación de paquetes (PS), habrá que introducir cambios para mejorar la red GSM y hacerla más apropiada para una transferencia de datos eficaz. La forma de conseguirlo consiste en la utilización del Servicio General de Radio por Paquetes (GPRS). Esta tecnología requiere dos nodos adicionales de servicios específicos de la red móvil: el Nodo de Soporte de Servicio GPRS (SGSN) y el Nodo de Soporte de Pasarela GPRS (GGSN). Utilizando estos nodos, la MS puede establecer una conexión a través de la red GSM hasta una red de datos por paquetes externa, Internet.
En la figura 1.9 se muestra un diagrama simplificado de una red GPRS implementada con una red GSM básica. Para implementar una red GPRS en pleno funcionamiento serían necesarios otros dispositivos; como cortafuegos por motivos de seguridad, un DNS (Servidor de Nombres de Dominio) para encaminar consultas con la red GPRS; un servidor DHCP (Protocolo de Configuración Dinámica del Host) para la asignación de direcciones, etc. Estos dispositivos no son específicos de las comunicaciones móviles y funcionan exactamente igual que sus "análogos" de la Internet tradicional.
La tecnología GPRS posee el potencial para utilizar conexiones asimétricas cuando sea necesario y de esta forma se optimiza el uso de los recursos de la red. Aunque, si bien el GPRS acerca la movilidad del Protocolo de Internet (IP) e Internet al usuario de las comunicaciones celulares, no ofrece la solución final. Desde el punto de vista de los servicios, el GPRS comienza un proceso de desarrollo en el que cada vez más servicios que tradicionalmente han sido de CS se convierten para poder ser utilizados en GPRS, puesto que estos servicios eran originalmente más apropiados para las conexiones de tipo PS. Pongamos como ejemplo el Protocolo para Aplicaciones Inalámbricas (WAP), cuyo gran potencial se descubre al utilizar GPRS. Es más, el comportamiento del servicio estrella de GSM, el SMS, es óptimo cuando transfiere a través de una conexión GPRS. [1]
22 Con el empleo de conexiones PS, la Calidad de Servicio (QoS) pasa a ocupar un papel central. En principio, el GPRS es compatible con el concepto de QoS; pero en la práctica no es así. El motivo es que ese tráfico de GPRS se considera siempre de prioridad secundaria en las redes GSM y sólo dispone de los recursos de la interfaz Um que no se estén utilizando en un momento dado. Como no se conoce con exactitud y de antemano la cantidad de recursos no utilizados, resulta imposible garantizar un determinado ancho de banda para el GPRS de forma continuada y, por tanto, tampoco se puede garantizar la QoS. Existen varias formas de evitar este problema. La forma más rentable consiste en dedicar, por ejemplo, un canal radio por célula únicamente para el uso de GPRS, de este modo el operador podrá garantizar cierta capacidad de GPRS para los móviles asociados a una célula en particular. No obstante, este método no aporta una solución definitiva para los problemas de QoS, sino que simplemente aminora el problema y mejora la probabilidad de acceder al servicio GPRS en células superpobladas.
Hasta este punto de la evolución, la interfaz aérea del sistema GSM utilizaba la modulación de GSM tradicional; la única forma de transferir datos era a través de los servicios CS (HSCSD) o PS (GPRS). Cuando se utiliza el sistema GPRS, la velocidad de transferencia de datos por paquetes gana importancia, especialmente en dirección descendente. Aplicando una técnica de modulación de interfaz aérea completamente nueva, la Modulación por Desplazamiento de Fase Octogonal (8-PSK), donde un símbolo de interfaz aérea combina tres bits de información, la velocidad binaria en la interfaz aérea puede aumentar considerablemente. Cuando esta técnica se combina con otra de codificación de canales muy sofisticada, se puede alcanzar una velocidad de transferencia de datos de 48 kb/s, comparados con el sistema GSM convencional que transfiere a 9,6 kb/s por canal y un bit de información representa un símbolo en la interfaz aérea. Estas mejoras técnicas se conocen como Datos Mejorados para la Evolución de GSM (EDGE).
El objetivo principal marcado para EDGE es que sirva para mejorar la velocidad de transferencia de datos por paquetes, por eso se presenta a veces comercialmente como E-GPRS (por las siglas en inglés de GPRS mejorado). La implementación de EDGE como tecnología requiere algunos cambios adicionales en la red, especialmente en los mecanismos de transporte y en la topología de la transmisión; la velocidad de bits disponible con el BSS para los fines de GSM no es suficiente. Este problema pasa a primera plana cuando el operador incrementa la densidad del sitio e introduce simultáneamente tecnología EDGE. Estos dos cambios combinados pueden aumentar la velocidad binaria media por usuario final hasta cantidades que superan la capacidad de la transmisión si no se introducen mejoras.
Cuando se implementa EDGE en el BSS, esta tecnología adopta el nombre de GERAN (Red de Acceso Radio GSM/EDGE). Con los métodos de codificación de los canales que se han introducido y la modulación 8-PSK, el terminal GPRS podría, en teoría, alcanzar una velocidad de transferencia de datos de 384 kb/s. Para ello es necesario que el terminal GPRS disponga de ocho intervalos de tiempo de la interfaz aérea con el mejor método de codificación de
23 canales disponible. De este modo la velocidad de transferencia de datos podría ser 8 x 48 kb/s = 384 kb/s. Aunque no debemos olvidar que los terminales comerciales con funcionalidad EDGE no son los adecuados, ya que pueden utilizar simultáneamente un máximo de cuatro canales.
Desde el punto de vista de la evolución de la red, el sistema EDGE ofrece ventajas e inconvenientes. Un punto a favor es la velocidad de transferencia de datos que alcanza, próxima ya a los requisitos de cobertura urbana de las redes UMTS. El inconveniente es que las velocidades de transferencia de datos no siempre están disponibles en toda la célula. Para que EDGE ofreciera una cobertura total, el número de células tendría que aumentar sustancialmente. En otras palabras. EDGE puede resultar en algunos casos una solución cara. Hoy por hoy se espera de EDGE que sea una tecnología complementaria que permita la interoperabilidad con el sistema UTRAN basado en el Acceso Múltiple por División de Código en banda ancha (WCDMA) y el sistema GERAN basado en la tecnología GSM. Estas dos redes de acceso constituyen las formas básicas de acceso definidas para las redes UMTS. [1]