EVOLUCIÓN DE LOS SISTEMAS CELULARES: PROBLEMAS Y SOLUCIONES DE CADA GENERACIÓN

EVOLUCIÓN DE LOS SISTEMAS CELULARES: PROBLEMAS Y SOLUCIONES DE CADA GENERACIÓN

En la actualidad, la telefonía móvil tiene una gran acogida alrededor del mundo. Esto se debe principalmente a las diversas funcionalidades que ofrece (altas velocidades de transmisión, grandes zonas de cobertura, disponibilidad, etc.). En un inicio, esto no era posible ya que existían diversas limitaciones, mismas que se superaron de forma acelerada, desde la primera generación hasta la cuarta generación, y próximamente la quinta generación.

En el presente ensayo revisaremos cada una de las generaciones de la tecnología celular (1G, 2G, 3G, 4G) sus principales características y los problemas que dieron paso a la siguiente generación. También se dará una breve introducción a 5G.

La tecnología celular hizo su aparición con la primera generación (1G) en la década de los 70. Su principal característica fue usar una comunicación totalmente analógica con frecuencia modulada y únicamente para transmisión de voz. Se tuvieron dos tecnologías estandarizadas: AMPS y ETACS.

AMPS fue usado principalmente en América, Australia y China. La transmisión se logró gracias a equipos de baja potencia que operaban en la banda de 800 MHz. Esta tecnología permitía un reúso de frecuencias, sectorización y división de celdas, lograba velocidades de 2.4 Kbps con canales con 30 KHz de ancho de banda.

ETACS fue desarrollado en Europa en la década de los 80. Fue muy similar a AMPS, pero con canales con 25 KHz de ancho de banda y operando en otros rangos de frecuencias.

A pesar de que la primera generación ofrecía servicios de roaming y handoff presentó ciertos problemas: las redes celulares no podían operar fuera del país origen, los procesos de handoff no eran confiables por lo que muchas veces las llamadas se desconectaban, no existía seguridad en los enlaces de voz y solamente se permitía a un usuario por canal, debido a estos y más problemas se trabajó en una segunda generación.

 La segunda generación (2G) apareció a inicios de los 90. La principal diferencia con 1G es que ser una tecnología digital, mejorando así la capacidad de la voz y mejorando los servicios ya ofrecidos. En esta generación se empezó a permitir el uso del canal a más de un usuario de forma simultánea gracias a las técnicas de acceso. Proporciona al usuario servicios de mensaje de texto y mensajes multimedia. Se proporciona seguridad a los usuarios tanto en transmisión como en recepción.

En la segunda generación se tuvieron dos tipos de tecnologías: TDMA y CDMA. Cada tecnología tuvo distintos estándares, cada uno con diferentes especificaciones. Dentro de las tecnologías CDMA se tuvo el estándar D-AMPS y cdmaOne. Por su parte, TDMA, presentó estándares como GSM, PDC, iDEN, iS.136. De entre todos estos estándares el más usado y difundido es GSM.

GSM en surgió como un estándar para unificar la tecnología celular en toda Europa, pero debido a su óptimo desempeño se adoptó a nivel global siendo hasta la actualidad el estándar más usado. Las principales características de GSM son: proporcionar cobertura internacional gracias al uso de una banda común, conmutación de circuitos y circuitos virtuales, usa modulación GMSK y técnica de acceso FDMA/TDMA con 8/16 canales por cada portadora, la transmisión de voz y datos se da a diferentes velocidades (la transmisión de datos tiene limitaciones), los terminales de usuarios (teléfonos móviles) se vuelven más simples y menos costosos.

Las velocidades que posee 2G no superan los 9.6 Kbps, siendo está una velocidad muy inferior a los 56 Kbps que ofrece la telefonía tradicional y aún más al 1 Mbps del cable modem. La separación entre los canales sigue siendo muy grande. La solución que se dio a estos problemas se las implementó en las tecnologías denominadas 2.5G, 2.75G y 3G.

La denominada tecnología 2.5G es conocida como GPRS. Su principal característica es la mezcla de conmutación de circuitos, para las conexiones de voz, y conmutación de paquetes para las transmisiones de datos. Esta tecnología incorporó más servicios como por ejemplo WAP, SMS, MMS e Internet. El tiempo de acceso se redujo considerablemente y las velocidades alcanzadas están entre los 40 y 50 Kbps.

Por su lado, EDGE se denominó como tecnología 2.75G siendo una tecnología de alta velocidad. Apareció como una tecnología puente entre 2G y 3G. La velocidad que permitía para la transmisión de datos es de 384 Kbps con conmutación de paquetes logrando soportar servicios multimedia sin ningún inconveniente. El principal problema sigue siendo las velocidades inferiores a las tecnologías fijas, ya que se encontraban aproximadamente con 5 años de retraso. La solución era migrar el núcleo de la red a una tecnología basada en IP por lo cual se implementó 3G.

La tecnología 3G ofrece los mismos servicios que las tecnologías anteriores, pero logrando una mayor velocidad. Estas velocidades permitían soportar aplicaciones como audio MP3, video conferencias, acceso a internet rápido, video juegos online, entre otras. El estándar utilizado en esta tecnología se denominó UMTS con la característica de que el núcleo de su red era totalmente IP. Estos sistemas alcanzaban velocidades de hasta 2 Mbps para usuarios con movilidad limitada y en lugares de corto alcance o interiores, si un usuario se movía a alta velocidad su velocidad máxima podía ser de 384 Kbps. Para lograr tener acceso múltiple se uso CDMA con lo cual se permitía que estaciones base contiguas usen la misma frecuencia. En un inicio se lograron satisfacer las necesidades del usuario, pero el rápido avance de la tecnología provocó que estas velocidades no sean suficientes. Para solventar el problema de la velocidad apareció HSPDA (3.5G) y HSUPA (3.75G) que conjuntamente se las denominó HSPA.

...