Unidad V. Servicios móviles
Clasificación de los servicios móviles
El reglamento de radiocomunicaciones de la UIT define el servicio móvil como un servicio de radiocomunicaciones entre estaciones móviles y estaciones terrestres (Fijas) o entre estaciones móviles únicamente.
Además, en función de donde se sitúe el terminal móvil, el reglamento diferencia 3 tipos de servicios:
• Servicio móvil terrestre.
• Servicio móvil marítimo.
• Servicio móvil aeronáutico.
Clasificación de los servicios móviles
Clasificación en función del uso a que se destinen los servicios que pueden ser privados o públicos:
• Redes privadas (PMR)
A mediados de siglo pasado, el ámbito de aplicación de la PMR(Private Mobile Radio) salió del entorno oficial y se extendió a sectores privados. Son sistemas con acceso rígido de canales, de cobertura básicamente local sin conexión a la red pública conmutada.
• Redes semipúblicas (PAMR)
Las redes semipúblicas PAMR (Public Access Mobile Radio) o radiocomunicaciones móviles de acceso público, surgieron en los años 80 para aplicaciones que requerían un gran número de terminales. Sistema con acceso rígido de canales, permite la concentración de enlaces (trunking) con llamadas automáticas y numerosos servicios, incluidos los de datos. Resulta muy ventajoso, ya que funciona como una red privada de comunicación, por ejemplo, para compañías eléctricas, flotas de autobuses, aeropuertos, taxis, etc.
Clasificación de los servicios móviles
Clasificación en función del uso a que se destinen los servicios que pueden ser privados o públicos:
• Redes públicas móviles (PLMN)
Los sistemas públicos de radio PLMN (Public Land Mobile Network), cuyo servicio podía contratar cualquier persona, empezaron a funcionar en EEUU a mediados de la década de los 40 y hoy en día están extendidos por todo el mundo, con sistemas tales como GSM y UMTS. Se conocen como redes móviles o celulares y su arquitectura aunque diferente según la tecnología que se emplee, tiene elementos con funciones muy similares, ya que en todos los casos se requiere de una etapa de acceso por radio, otra de conmutación de las llamadas y otra que realice la transmisión de las señales entre los distintos nodos.
• Sistemas símplex
La transmisión y la recepción se efectúan en forma secuencial, en un sentido cada vez. Para hablar, se debe solicitar permiso, lo que se hace pulsando el botón del terminal denominado PTT (Push to talk).
Clasificación de los servicios móviles
Clasificación en función del uso a que se destinen los servicios que pueden ser privados o públicos:
• Sistema semidúplex.
Se utilizan frecuencias diferentes de transmisión y de recepción. Es una mejora del sistemas símplex a 2 frecuencias, donde se incorpora un duplexor a la estación base. En este caso, la estación base funciona en dúplex y los terminales móviles lo hacen en símplex. La estación base se limita a retransmitir las comunicaciones que recibe, a lo que se denomina “Talk Through”
• Sistemas dúplex
La estación base transmite en una frecuencia f1 y recibe en una frecuencia f2 mientras que el móvil transmite en una frecuencia f2 y recibe f1. Disponen de un duplexor que permite la transmisión y recepción simultánea.
Clasificación de los servicios móviles terrestres
Los servicios móviles terrestres se pueden englobar en cinco grandes grupos:
• Radiobúsqueda.
• Radiotelefonía de corto alcance.
• Radiotelefonía móvil privada.
• Radiotelefonía sin hilos.
• Telefonía móvil.
Radiobúsqueda
Los primeros servicios de radiobúsqueda se introdujeron a mediados de la década de los 70. Al principio, la radiobúsqueda era para uso local pero pronto encontró uso en instituciones como hospitales y otros servicios en los que era necesario transmitir un mensaje urgente a una persona a la que no se podía localizar fácilmente. Son conocidos como servicios de aviso a personas o paging, para enviar mensajes a un receptor móvil terrestre (beeper o pager).
Al momento, el servicio se encuentra al borde de la extinción ya que fue superado en prestaciones por el servicio de telefonía celular y su complemento de mensajería (SMS).
Radiotelefonía de corto alcance
También denominados “telefonía convencional” o walkie-talkies, son sistemas de comunicación simplex, a una o dos frecuencias, o semidúplex, a los que se les asigna una serie de frecuencias para que cualquiera pueda utilizar siempre que estén libres. Por su simplicidad, son la manera más popular de comunicaciones bidireccionales vía radio que existe.
Telefonía sin hilos
La tecnología de telefonía inalámbrica para el hogar se ha desarrollado mucho antes que para el mundo empresarial, al ser más sencilla y presentar un mercado más amplio. La ESPA (European Paging Association) recomendó en 1987 emplear la técnica TDMA/TDD (Time-Division Multiple Access/Time-Division Duplexing), sin embargo un grupo de compañías se adelantó con el desarrollo de sistemas basados en FDMA/TDD (CT2), por lo que se encontraron coexistiendo las dos soluciones.
Las telecomunicaciones sin hilos está diseñada para usuarios cuyo movimientos están delimitados a un área bien definida. El usuario hace llamadas desde un terminal portátil que se comunica por señales de radio a una estación base fija, que está conectada directa o indirectamente a la RTC o a la RDSI.
Telefonía sin hilos
Estándar DECT.
El DECT (Digital European Cordless Telecommunications) es un estándar europeo de comunicaciones desarrollado por ETSI para las comunicaciones sin hilos de voz y datos, entendiendo por estas las de los usuarios que se mueven dentro de un área pequeña y bien definida (picocélulas). El estándar DECT tiene un radio de cobertura horizontal entre 25 y 50 metros en interiores y hasta 500 metros en exteriores por estación base.
Control de acceso al medio (celular)
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 como tal.
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 nodo 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.
Telefonía móvil celular
La telefonía móvil de uso público, comenzó a principios de la década de los 80, siendo los primeros sistemas analógicos AMPS, NMT, ETAC, etc. Pero a partir de la década de los 90 se implantó la tecnología digital, siendo GSM el estándar mas extendido en el mundo, aunque están cobrando importancia el UMTS ya que desplegado en numerosos países y el LTE, que lo está empezando a ser Europa y EEUU. Una red o servicio de este tipo, cuyos usuarios son individuos, es lo que se denomina “radiotelefonía móvil pública” (PLMT) O “telefonía móvil automática” (TMA), como se denominó en España.
Las bandas de frecuencias empleadas son varias, en UHF: 450, 900, 1800, 1900, 2100 MHz; al igual que las técnicas de acceso: FDMA, TDMA, CDMA, OFDMA, etc.; y la modulación en frecuencia (FM) o en fase (PM) con una excursión de frecuencia en función de la anchura de banda, la cual a su vez depende de la separación entre canales.
Telefonía móvil celular
Sistemas Celulares.
Los sistemas celulares se basan en dividir la superficie total a cubrir en zonas más pequeñas, celdas, a las que se asigna una estación base con un cierto número de frecuencias o canales.
Se basan en dos características fundamentales:
• La reutilización de frecuencias (compartir frecuencias en área de cobertura distantes)
• La división celular: arquitectura celular.
Telefonía móvil celular
Reutilización de frecuencias.
Un sistema celular se forma al dividir el territorio al que se presente dar servicio en células, o celdas, normalmente hexagonales, de mayor o menor tamaño.
Cada una de estas células es atendida por una estación de radio que restringe su zona de cobertura a la misma, aprovechando el alcance limitado de la propagación de las ondas a frecuencias elevadas; así el espectro de frecuencias puede volver a ser utilizado en cada nueva célula siempre teniendo cuidado de evitar las interferencias entre células próximas.
Telefonía móvil celular
Arquitectura celular
Cada sistema celular tiene su propia arquitectura, pero ésta no difiere mucho de unos a otros, aunque si cambia el nombre con el que se definen los distintos elementos. Los subsistemas que tiene cualquier red celular son:
• Radio: El subsistema de radio o la radio Wireless, es el que realiza el enlace entre los terminales móviles y las redes terrestres.
•
• Conmutación: La conmutación o switching es el subsistema encargado de llevar las comunicaciones por tierra desde la estación base a las que se conecta el móvil hasta su conexión con la red destino de la llamada (generalmente la red fija) o hacia otra estación base a la que se encuentra conectado otro móvil.
• Transmisión: Es la estructura de enlaces (backhaul) que soporta las comunicaciones entre los diversos elementos de la red.
• Operación y mantenimiento: Permite detectar y corregir, o al menos, ayudar a detectar los posibles fallos que se producen a diario en cualquier red.
Telefonía móvil celular
Generación de telefonía móvil.
Telefonía móvil celular
Generación de telefonía móvil.
Línea de tiempo telefonía móvil
Telefonía móvil celular
1G: Primera Generación
Surgimiento de la telefonía móvil en el año 1979
Basada en un conjunto de celdas o células interconectadas, que daban servicio a los dispositivos que se encontraban dentro de su amplia zona de cobertura.
Opera bajo plataforma analógica.
Su uso fue exclusivo para voz.
Dyna TAC 800X, el primer teléfono móvil, pesaba 1kg y medía 33 x 8,89 cm.
Ericsson, NMT 450
Dyna TAC 800X
Telefonía móvil celular
Primera Generación - Estándares:
NTM (Nordic Mobile Telephone System): Sistema nórdico de telefonía móvil. Sistema analógico implementado en Finlandia, Suecia, Noruega, Dinamarca a partir de 1981. Transmitía con modulación FM para voz y FFSK para señalización.
TACS (Total Access Communication System): Sistema de Comunicación de Acceso Total (Total Access Communication System). Sistema analógico desarrollado por Vodafone y Cellnet en las instalaciones de General Electric en Lynchburg, Virginia, USA. Operaba en el rango de 900MHz con modulación FM para el canal de voz de 25 KHz a 6.4 KHz para señalización.
AMPS: (Advanced Mobile Telephone System): Sistema avanzado de telefonía móvil, desarrollada en Bell Labs (USA) y especificado originalmente por American National Standards Institute (ANSI) como EIA/TIA/IS-3 (1982).
Sistema analógico que operaba en el rango de 850 MHz con modulación FM para el canal de voz de 30 KHz y FSK A 8 KHz para señalización.
Telefonía móvil celular
2G: Segunda Generación
Aparece en el año 1990
Red celular basada en protocolo GSM
Aparece el concepto de roaming
Mejor calidad de voz, mayor velocidad para transmitir datos.
Aparición de mensajes de texto (SMS).
Intercambio de imágenes.
Posibilidad de navegar por Internet
Telefonía móvil celular
Segunda Generación - Estándares:
GSM (Global System for Mobile Communications): Conocido también como TIA/EIA-136 o ANSI-136. Usa las bandas de frecuencia de 900 MHz y de 1800 MHz en Europa y 1900 MHz en EEUU. La información del número telefónico se almacena en un SIM (Subscriber Identify Module)
Telefonía móvil celular
Segunda Generación - Estándares:
TDMA (Time Division Multiple Access): 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.
CDMA (Code Division Multiple Access): Acceso Múltiple por división de código, varios usuarios utilizan el mismo canal, al dividir y transmitir información en distintas secuencias aleatorias de códigos.
Telefonía móvil celular
Segunda Generación - Estándares:
GPRS (General Packet Radio Service): Servicio general de paquetes de radio, tecnología basada en la transmisión por paquetes de datos que permite velocidades de datos teóricas en el orden de los 114 Kbits/s pero con un rendimiento cercano a los 40 Kbits/s. Se utiliza para el envío de mensajes cortos de texto (SMS), multimedia (MMS), acceso a internet (WAP).
EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution): Velocidades de datos mejoradas para la evolución global, ofrece una velocidad de datos superior respecto a GPRS y mayor nivel de seguridad. Permite velocidades de datos teóricas de 473 Kbits/s.
Telefonía móvil celular
3G: Tercera Generación
Aparece en el año 1998
Compatibilidad mundial.
Manejo simultáneo de voz y datos.
Videoconferencias en tiempo real.
Velocidad de datos de más de 144 Kbit/s, brinda la posibilidad de usos multimedia (transmisión de videos, video conferencias, acceso a Internet) de alta velocidad.
Utiliza bandas con diferentes frecuencias a las redes anteriores: 1885 a 2025 MHz y 2110 a 2200 MHz.
Telefonía móvil celular
Tercera Generación - Estándares:
UMTS (Universal Mobile Telecommunications System): Sistema universal de telecomunicaciones móviles, y emplea codificación W-CDMA (Acceso múltiple por divisiónde código de banda ancha). La tecnología UMTS usa bandas de 5 MHz para transferir voz y datos con velocidades de datos que van desde los 384 Kbps a los 2 Mbps.
HSDPA (High Speed Downlink Packet Access): Acceso de alta velocidad del paquete de Downlink, apodado
"G3.5“ puede alcanzar velocidades de datos en el orden de los 8 a 10 Mbps. La tecnología HSDPA usa la banda de frecuencia de 5 GHz y codificación W-CDMA.
Telefonía móvil celular
4G: Cuarta Generación
Aparece en el año 2016
Arquitectura enteramente basada en paquetes de datos.
Recepción de televisión en Alta Definición.
Evolución importante en la red de acceso radioeléctrico (afinación de las técnicas de acceso y modulación empleadas)
velocidades máximas de transmisión de datos entre 100 Mbits/s (12,5 Mb/s) para una movilidad alta y 1 Gbits/s (125 Mb/s) para movilidad baja
Utiliza frecuencias 1.700 y 2.100 Mhz
Telefonía móvil celular
Tercera Generación - Estándares:
LTE (Long Term Evolution): Especificada a partir del Release 8 de 3GPP, arquitectura enteramente basada en paquetes de datos, brinda conectividad totalmente IP a los equipos de usuario móvil o UE (User Equipment) y la red de paquetes de datos o PDN (Packet Data Network). Permite acceder a servicios como el de voz sobre IP (Skype, WhatsApp, Viber, etc.), descargar un archivo vía FTP, acceder a una página web vía HTTP.
LTE – Advance: Evolución de la norma LTE, definida por el 3GPP en los Releases 10, 11 y 12, permite alcanzar velocidades máximas teóricas de hasta 1,2 Gbps en el enlace de bajada (downlink) y de hasta 568 Mbps en el enlace de subida (uplink), además de hacer una utilización más eficiente del espectro radioeléctrico debido a la agregación de portadoras (carrier aggregation), LTE-A combina distintos bloques de espectro radioeléctrico para brindar tasas de transferencia más altas, ofreciendo así más flexibilidad para administrar un recurso limitado como lo son las frecuencias de espectro radioeléctrico.
Telefonía móvil celular
5G: Quinta Generación
Es la sucesora de la tecnología 4G. Actualmente se encuentra sin estandarizar y las empresas de telecomunicación están desarrollando sus prototipos.
Está previsto que su uso común sea en 2018.
Se espera que alcance velocidades de 1GBit/s (100 veces más rápida que 4G).
Redes heterogéneas y small cells
Small cells:
Son pequeñas bases celulares o células pequeñas, son puntos de acceso de radio de baja potencia que mejoran la cobertura de redes 3G y 4G, con el fin de aumentar la capacidad y el tráfico de red de retorno a un menor costo. Al emitir con menos potencia y, además, utilizar en algunos casos antenas inteligentes que permiten la conformación del haz (beamforming) se reducen las interferencias entre celdas próximas, a la vez se aumenta la calidad de la señal transmitida/recibida, redundando en un menor consumo de las baterías.
Redes heterogéneas y small cells
Redes heterogéneas:
Dada la esperada explosión del tráfico de datos, muchos operadores están considerando una estrategia complementaria, donde las small cells, como femtoceldas, microceldas y picoceldas, se añaden sobre las celdas macro, creando lo que la industria se denomina como una “red heterogénea” (HetNet) más compleja en términos de cobertura e interferencia, por lo que su planificación, gestión de canales radio y traspaso entre celdas (handover) resulta algo más complicada que en una red homogénea.
