Telefonia celular: CDMA/GSM/UMTS
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Telefonía celular.

Telefonía celular.
Es un documento que contiene la evolución de las telefonías en la historia.

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Telefonia celular: CDMA/GSM/UMTS Document Transcript

  • 1. Telefon´ıa Celular Romero P. Gamez K. Neuman H. Rodr´ıguez E. Laverde Y. 5 de Marzo de 2012 En nuestra era han surgido los adictos a la informa- ci´on: gente que necesita estar todo el tiempo en l´ınea. Para estos usuarios m´oviles, el cable de par trenzado, el cable coaxial y la fibra ´optica no son ´utiles. Ellos necesitan obtener datos para sus computadoras lap- top, notebook, Smartphone, de bolsillo, de mano o de reloj pulsera sin estar limitados a la infraestructura de comunicaciones terrestre. Para estos usuarios, la comunicaci´on inal´ambrica es la respuesta. La telefon´ıa celular es un sistema de comunicaci´on telef´onica totalmente inal´ambrica que ha revolucio- nado el ´area de las comunicaciones. 1. Conceptos B´asicos Onda: El t´ermino suele ser entendido intuitiva- mente como el transporte de perturbaciones en el espacio, donde el espacio es considerado un medio en el que pueden producirse y propagar- se dichas perturbaciones a trav´es de ´el. En una onda, la energ´ıa de una vibraci´on se va alejando de la fuente en forma de una perturbaci´on que se propaga en el medio circundante. Frecuencia: N´umero de veces que es repetida dicha vibraci´on por unidad de tiempo. En otras palabras, es una simple repetici´on de valores por un per´ıodo determinado. Se˜nal: Es la variaci´on de una corriente el´ectrica u otra magnitud f´ısica que se utiliza para trans- mitir informaci´on. Esta puede ser anal´ogica o di- gital. Ondas electromagn´eticas: Es la forma de propagaci´on de la radiaci´on electromagn´etica a trav´es del espacio. Las ondas electromagn´eticas se propagan por el espacio sin necesidad de un medio material, pudiendo por lo tanto propagar- se en el vac´ıo. Esto es debido a que las ondas electromagn´eticas son producidas por las oscila- ciones de un campo el´ectrico, en relaci´on con un campo magn´etico asociado. Las ondas electro- magn´eticas viajan aproximadamente a una ve- locidad de 300000 km por segundo, de acuerdo a la velocidad puede ser agrupado en rango de frecuencia. Este ordenamiento es conocido como Espectro Electromagn´etico, objeto que mide la frecuencia de las ondas. Reflexi´on: Se produce cuando una onda en- cuentra en su recorrido una superficie contra la cual rebota, despu´es de la reflexi´on la onda sigue propag´andose en el mismo medio y los par´ame- tros permanecen inalterados. El eco es un ejem- plo de Reflexi´on. Refracci´on: Es el cambio de direcci´on que expe- rimenta una onda al pasar de un medio material a otro. S´olo se produce si la onda incide obli- cuamente sobre la superficie de separaci´on de los dos medios y si ´estos tienen ´ındices de refracci´on distintos. La refracci´on se origina en el cambio de velocidad que experimenta la onda. Espectro electromagn´etico: Se denomina espectro electromagn´etico a la distribuci´on energ´etica del conjunto de las ondas electro- magn´eticas. Referido a un objeto se denomina es- pectro electromagn´etico o simplemente espectro a la radiaci´on electromagn´etica que emite (espec- tro de emisi´on) o absorbe (espectro de absorci´on) una sustancia. Dicha radiaci´on sirve para identi- ficar la sustancia de manera an´aloga a una huella dactilar. Los espectros se pueden observar me- diante espectroscopios que, adem´as de permitir observar el espectro, permiten realizar medidas sobre el mismo, como son la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiaci´on. El espectro expandido es una t´ecnica de mo- dulaci´on empleada en telecomunicaciones para la transmisi´on de datos digitales y por radiofre- cuencia. El fundamento b´asico es el ensancha- miento de la se˜nal a transmitir a lo largo de una banda muy ancha de frecuencias, mucho m´as am- plia, de hecho, que el ancho de banda m´ınimo requerido para transmitir la informaci´on que se quiere enviar. No se puede decir que las comuni- caciones mediante espectro ensanchado son me- dios eficientes de utilizaci´on del ancho de ban- 1
  • 2. da. Sin embargo, rinden al m´aximo cuando se los combina con sistemas existentes que hacen uso de la frecuencia. La se˜nal de espectro ensan- chado, una vez ensanchada puede coexistir con se˜nales en banda estrecha, ya que s´olo les apor- tan un peque˜no incremento en el ruido. En lo que se refiere al receptor de espectro ensancha- do, ´el no ve las se˜nales de banda estrecha, ya que est´a escuchando un ancho de banda mucho m´as amplio gracias a una secuencia de c´odigo prees- tablecido. Pol´ıticas del espectro electromagn´etico: Para evitar el caos total, hay acuerdos nacio- nales e internacionales acerca de qui´en utiliza cu´ales frecuencias. Puesto que todos desean una tasa de transferencia de datos m´as alta, tambi´en desean m´as espectro. Los gobiernos nacionales asignan espectros para la radio AM y FM, la te- levisi´on y los tel´efonos m´oviles, as´ı como para las compa˜n´ıas telef´onicas. La administraci´on del Espectro electromagn´etico en Venezuela la lleva CONATEL. CONATEL: La Comisi´on Nacional de Teleco- municaciones (CONATEL), tiene la funci´on de velar por la calidad de los servicios prestados en el pa´ıs y elaborar planes y pol´ıticas nacionales de telecomunicaciones. As´ı como la responsabilidad de crear las bases para permitir la prestaci´on de servicios de telecomunicaciones, a todos los nive- les y en todo el territorio nacional, asegurando de tal forma el acceso universal a la informaci´on y la consolidaci´on de una verdadera sociedad del conocimiento. Topolog´ıa: Cuando se habla de topolog´ıa se ha- ce referencia a la disposici´on u organizaci´on f´ısi- ca de los dispositivos de transmisi´on. Seg´un el tipo de organizaci´on que tenga se pueden clasi- ficar en topolog´ıa de anillo, en la cual los nodos se encuentran interconectados formando un ani- llo; en topolog´ıa tipo estrella la informaci´on se encuentra centralizada en un nodo y por ´ultimo se tienen las topolog´ıas mixtas las cuales hacen combinaciones de las dos anteriores. Centrando la investigaci´on en el caso particular de CANTV-Movilnet. Se afirma, seg´un datos obtenidos a trav´es de una entrevista realizada a la persona Luis Nogares del departamento de transmisi´on, que la to- polog´ıa implementada es la tipo estrella, en donde el nodo central est´a representado por la Oficina de Conmutaci´on de Telefon´ıa M´ovil (MTSO) y a su vez esta se encuentra comunicada con la central telef´oni- ca mediante una topolog´ıa tipo anillo. Adem´as, es importante mencionar las proyecciones a futuro de cambio de topolog´ıa respecto a la central telef´onica, la cual ser´a sustituida por la topolog´ıa tipo malla, debido a la robustez de esta en cuanto a fallas de un determinado nodo de transmisi´on. 2. Sistema Telef´onico M´ovil La telefon´ıa m´ovil, tambi´en llamada telefon´ıa celu- lar, b´asicamente est´a formada por dos grandes partes: una red de comunicaciones (o red de telefon´ıa m´ovil) y los terminales (o tel´efonos m´oviles) que permiten el acceso a dicha red. La telefon´ıa m´ovil consiste en la combinaci´on de una red de estaciones transmisoras- receptoras de radio y una serie de centrales telef´onicas de conmutaci´on, que posibilita la comunicaci´on entre terminales telef´onicos port´atiles (tel´efonos m´oviles) o entre terminales port´atiles y tel´efonos de la red fija tradicional. En todos los sistemas de telefon´ıa m´ovil, una regi´on geogr´afica se divide en celdas, raz´on por la cual los dispositivos se conocen como tel´efonos celulares. Por lo general, las celdas son casi circulares, pero es m´as f´acil modelarlas como hex´agonos. En el centro de cada celda est´a la estaci´on base a la cual transmiten todos los tel´efonos de la celda. La estaci´on base consiste en una computadora y un transmisor/receptor conectado a una antena. En un sistema peque˜no, todas las estaciones base se conec- tan a un mismo dispositivo llamado MTSO (Oficina de Conmutaci´on de Telefon´ıa M´ovil) o MSC (Centro de Conmutaci´on M´ovil). De segundo nivel, y as´ı su- cesivamente. Las MTSOs son esencialmente oficinas centrales como en un sistema telef´onico y, de hecho, est´an conectadas a por lo menos una oficina central del sistema telef´onico. En cualquier instante cada tel´efono m´ovil est´a en una celda espec´ıfica y bajo el control de la estaci´on base de esa celda. Cuando un tel´efono m´ovil sale de una celda, su estaci´on base nota que la se˜nal telef´oni- ca se desvanece o pregunta a todas las estaciones base circundantes cu´anta potencia est´an recibiendo de ella. A continuaci´on, la estaci´on base transfiere la posesi´on a la celda que est´a recibiendo la se˜nal m´as fuerte, es- to es, la celda donde se localiza ahora el tel´efono. Se informa entonces al tel´efono cu´al es su nueva base y, si est´a efectuando una llamada, se le pide que cambie a un nuevo canal (porque el antiguo no se reutiliza en ninguna celda adyacente). Este proceso, llamado transferencia de celda (cell handoff ), tarda cerca de 300 mseg. La asignaci´on de canal es realizada por la MTSO, que es el centro neur´algico del sistema. Las transferencias de celda pueden realizarse de dos 2
  • 3. maneras. En la transferencia suave de celda (soft han- doff), el tel´efono es adquirido mediante la nueva es- taci´on base antes de que la primera termine. De esta manera, no hay p´erdida de continuidad. La desven- taja es que el tel´efono necesita estar disponible para sintonizar dos frecuencias al mismo tiempo (la ante- rior y la nueva). En la transferencia dura de celda (hard handoff) la antigua estaci´on base deja el tel´efono antes de que la nueva lo adquiera. Si la nueva no puede adquirirlo (por ejemplo, debido a que no hay frecuencia dispo- nible), la llamada se termina de manera abrupta. Los usuarios suelen notar esto, pero con el dise˜no actual es inevitable que suceda en ocasiones. Los tel´efonos m´oviles han pasado por tres genera- ciones distintas, con tecnolog´ıas diferentes: 1. Voz anal´ogica. 2. Voz digital. 3. Voz y datos digitales (Internet, correo electr´oni- co, etc´etera). 2.1. Primera generaci´on: voz anal´ogi- ca En 1981 el fabricante Ericsson lanza el sistema NMT 450 (Nordic Mobile Telephony 450 MHz). Este sistema segu´ıa utilizando canales de radio anal´ogicos (frecuencias en torno a 450 MHz) con modulaci´on en frecuencia (FM). Era el primer sistema del mundo de telefon´ıa m´ovil tal como se entiende hoy en d´ıa. Los equipos 1G pueden parecer algo aparatosos pa- ra los est´andares actuales pero fueron un gran avance para su ´epoca, ya que pod´ıan ser trasladados y utili- zados por una ´unica persona. En 1986, Ericsson moderniz´o el sistema, llev´ando- lo hasta el nivel NMT 900. Esta nueva versi´on fun- cionaba pr´acticamente igual que la anterior pero a frecuencias superiores (del orden de 900 MHz). Esto posibilit´o dar servicio a un mayor n´umero de usuarios y avanzar en la portabilidad de los terminales. Adem´as del sistema NMT, en los 80 se desarro- llaron otros sistemas de telefon´ıa m´ovil tales como: AMPS (Advanced Mobile Phone System) en EE. UU. y TACS (Total Access Comunication System). 2.2. Segunda generaci´on: voz digital La primera generaci´on de tel´efonos m´oviles fue anal´ogica; la segunda fue digital. La telefon´ıa m´ovil 2G no es un est´andar o un protocolo sino que es una forma de marcar el cambio de protocolos de telefon´ıa m´ovil anal´ogica a digital. La llegada de la segunda generaci´on de telefon´ıa m´ovil fue alrededor de 1990 y su desarrollo deriva de la necesidad de poder tener un mayor manejo de lla- madas en pr´acticamente los mismos espectros de ra- diofrecuencia asignados a la telefon´ıa m´ovil, para es- to se introdujeron protocolos de telefon´ıa digital que adem´as de permitir m´as enlaces simult´aneos en un mismo ancho de banda, permit´ıan integrar otros ser- vicios, que anteriormente eran independientes, en la misma se˜nal, como es el caso del env´ıo de mensajes de texto o P´agina en un servicio denominado Short Message Service o SMS y una mayor capacidad de env´ıo de datos desde dispositivos de fax y m´odem. 2.3. Tercera generaci´on: voz y datos digitales 3G es como se definen la nueva tecnolog´ıa en ce- lulares, es la tercera generaci´on de telefon´ıa m´ovil la que nos permite adem´as de comunicarnos, la trans- misi´on de datos a una nueva velocidad. Este avance modific´o la historia del celular y lo transformo en lo que hoy conocemos ya que tendremos la posibilidad de hacer videollamadas y navegar por Internet. 3. Acceso M´ultiple por Divi- si´on de C´odigos (CDMA) CDMA es una tecnolog´ıa patentada por Qual- comm, que ha sido elegida por un gran n´umero de compa˜n´ıas en todo el mundo para migrar de tecno- log´ıas anal´ogicas a tecnolog´ıas digitales, CDMA ma- neja proporciones codificadas de diferentes conversa- ciones mejorando sus caracter´ısticas de confiabilidad y calidad. Qualcomm ha incorporado y adecuado la tecno- log´ıa CDMA a los segmentos espaciales de varias em- presas, permiti´endole ofrecer a sus usuarios una cali- dad superior en las llamadas, alta confiabilidad, ma- yor confidencialidad, seguridad y cobertura, as´ı como compatibilidad con los sistemas existentes. Una red de sat´elites que dispondr´an las empresas de telecomu- nicaciones y el soporte que da CDMA les permitir´an, adem´as, ofrecer un servicio sin interrupciones. CDMA usa una tecnolog´ıa de Espectro Ensancha- do, es decir la informaci´on se extiende sobre un ancho de banda mucho mayor que el original, conteniendo una se˜nal (c´odigo) identificativa. Una llamada CDMA empieza con una transmisi´on a 9600 bits por segundo. Entonces la se˜nal es ensan- chada para ser transmitida a 1.23Megabits por se- gundo aproximadamente. El ensanchamiento implica 3
  • 4. que un c´odigo digital concreto se aplica a la se˜nal ge- nerada por un usuario en una c´elula. Posteriormente la se˜nal ensanchada es transmitida junto con el res- to de se˜nales generadas por otros usuarios, usando el mismo ancho de banda. Cuando las se˜nales se reci- ben, las se˜nales de los distintos usuarios se separan haciendo uso de los c´odigos distintivos y se devuelven las distintas llamadas a una velocidad de 9600 bps. CDMA pertenece a una familia de t´ecnicas de co- municaci´on digitales que se han usado en las apli- caciones militares durante muchos a˜nos. Esta tecno- log´ıa presenta dos propiedades bastante interesantes: resistencia a los esfuerzos enemigos para bloquear las comunicaciones y la remota posibilidad de intersectar las llamadas. El uso de CDMA para las aplicaciones de la radio m´oviles civiles es nuevo pero su historia se remonta a los d´ıas tempranos de Segunda Guerra Mundial. Se propuso te´oricamente a finales de 1940, pero la aplicaci´on pr´actica en el mercado civil no tuvo lugar hasta 40 a˜nos despu´es. Las aplicaciones comerciales se hicieron posible debido a dos desarrollos evolutivos de la tecnolog´ıa. Por una parte, los circuitos integrados digitales de alta densidad reducen el tama˜no, peso y costo del tel´efono m´ovil a un nivel aceptablemente bajo. El otro la realizaci´on que la comunicaci´on de acceso m´ultiple ´optima hace que todas las estaciones m´oviles regulen sus niveles de potencia para lograr un bajo consumo de energ´ıa y as´ı prolongar la vida ´util de las bater´ıas. En marzo de 1992, TIA estableci´o el subcomit´e TR 45.5 con la finalidad de desarrollar un est´andar de telefon´ıa celular digital con espectro extendido. En julio de 1993, TIA aprob´o el est´andar CDMA IS-95. Esta tecnolog´ıa aparece como la soluci´on a los proble- mas que presentaban en com´un los sistemas m´oviles de primera y segunda generaci´on (FDMA y TDMA respectivamente) y desde sus inicios, se han plantea- do mejoras econ´omicas a esta tecnolog´ıa para abrirle paso al avance hacia el desarrollo de los sistemas de telecomunicaciones m´oviles de tercera generaci´on. Los sistemas IS-95 dividen el espectro en portado- ras de 1.25MHz. Uno de los aspectos ´unicos de CD- MA es que a pesar de que existe un n´umero fijo de llamadas telef´onicas que pueden manipularse por par- te de un proveedor de servicios de telefon´ıa (carrier), este no es un n´umero fijo. La capacidad del sistema depender´a de muchos factores. Hoy en d´ıa existen muchas variantes, pero el CD- MA original se conoce como cdmaOne bajo una mar- ca registrada de Qualcomm. A CDMA se le caracte- riza por su alta capacidad y celdas de radio peque˜no, que emplea espectro extendido y un esquema de codi- ficaci´on especial y, lo mejor de todo es muy eficiente en potencia. La t´ecnica de espectro extendido se utiliza bastan- te en aplicaciones militares, donde la seguridad de las conversaciones y protecci´on de los datos son cues- tiones important´ısimas. En un ambiente de negocios tambi´en son vitales los aspectos de seguridad y pri- vacidad. Dise˜nado con alrededor de 4,4 trillones de c´odigos, CDMA virtualmente elimina la clonaci´on de dispositivos y es muy dif´ıcil capturar y descifrar una se˜nal. La transferencia de celdas (handoff) de CDMA, m´etodo para transferir llamadas entre celdas, reduce inteligentemente el riesgo de interrumpirlas durante una transferencia. El proceso conocido como transfe- rencia suave o transparente (soft handoff) entre cel- das conduce a pocas llamadas ca´ıdas, ya que dos o tres celdas siempre monitorean la llamada. La trans- ferencia entre celdas es transparente a los usuarios debido a que como, estos utilizan el mismo espectro, es m´as f´acil moverse de una celda a otra sin que el suscriptor lo advierta. 3.1. Servicios del CDMA Codificaci´on digital y transmisiones basadas en los protocolos de empaquetamiento de datos IP est´andar. Traspaso l´ogico que permite reducir el riesgo de llamadas perdidas mientras el usuario se despla- za de una celda a otra. Transmisiones de espectro expandido, dise˜nada con alrededor de 4,4 trillones de c´odigos para eli- minar virtualmente la clonaci´on y otros tipos de fraude. Compatibilidad con otras tecnolog´ıas que em- pleen tel´efonos de modo dual para lograr una cobertura de servicio a usuarios itinerantes sin discontinuidades. Filtrado del ruido el´ectrico de fondo (ruido de computadora) y del ruido de fondo ac´ustico (con- versaciones de fondo). Identificaci´on de llamadas. Mensajer´ıa breve. Conexiones a Internet. Llamadas de voz y datos simult´aneas son tam- bi´en posibles con la tecnolog´ıa CDMA. El control de la potencia del sistema m´ovil. 4
  • 5. Por lo general, hay 64 o 128 bits para asignar los c´odigos a cada m´ovil, pero para explicar como es la mec´anica del manejo de estos c´odigos, haremos un ejemplo utilizando 8bits. A cada estaci´on m´ovil se le asigna un c´odigo ´unico de m bits. Para transmitir un bit 1, una estaci´on env´ıa su secuencia de bits asignada (c´odigo). Para transmi- tir un bit 0, env´ıa el complemento de uno de este. No se permiten otros patrones. Por lo tanto, para m = 8, si a la estaci´on A se le asigna el c´odigo 00011011, env´ıa un bit 1 mediante el env´ıo de 00011011 y un bit 0 mediante el env´ıo de 11100100. Para explicar mejor esta parte, utilizaremos una notaci´on bipolar, donde el 0 binario es -1 y el 1 bi- nario es +1. Entonces el c´odigo 00011011 quedar´ıa -1-1-1+1+1-1+1+1. Ahora supongamos que se env´ıa la secuencia -1+1-1-1+1+1-1-1 a una antena, para asociarla con el celular correspondiente, se va com- parando con los c´odigos de todos los celulares que se encuentran bajo la se˜nal de esa antena, y les aplica la operaci´on XOR con cada uno de los bits del c´odigo del celular con los de la secuencia, si son iguales se coloca +1, en caso contrario se coloca -1, al final se suman los resultados, y en este caso, si es +8 es un 1 para ese celular, si suma -8 es un 0 y en caso de otro resultado el mensaje no es para ´el y sigue comparando con otros c´odigos. Para el ejemplo que se tiene seria: (−1 − 1 − 1 + 1 + 1 − 1 + 1 + 1) + (−1 + 1 − 1 − 1 + 1 + 1 − 1 − 1) = −2 Lo que quiere decir que el mensaje no era para ese celular. 4. Sistema Global para las Comunicaciones M´oviles (GSM) Los primeros trabajos con GSM los inici´o en 1982 un grupo dentro del Instituto Europeo de Normas de Comunicaciones (ETSI, European Telecommuni- cations Standards Institute). Originalmente, este or- ganismo se llamaba Groupe Sociale Mobile, lo que dio pie al acr´onimo GSM. GSM se cre´o de manera definitiva en el a˜no de 1987 Este utiliza la multiplexi´on por divisi´on de frecuen- cia al igual que los celulares de la primera generaci´on. Adem´as se utiliza multiplexi´on por divisi´on de tiem- po para dividir un solo par de frecuencias en ranuras compartidas por m´ultiples tel´efonos. Los canales de GSM son m´as grandes (200 kHz) y almacenan relati- vamente pocos usuarios aumentando con ello la tasa de datos que existe. Tambi´en es combinado con FDD (Duplex por Divisi´on de Frecuencia) y FHMA (Acce- so M´ultiples por Saltos de Frecuencias) para propor- cionar a las estaciones base y a los usuarios un acceso m´ultiple. Un sistema GSM maneja 124 pares de canales sim- plex de frecuencia. Cada uno de ellos tiene una lon- gitud de 200 kHz y maneja 8 conexiones por separa- do, mediante la multiplexi´on por divisi´on de tiempo (TDM). Cabe destacar que la transmisi´on y recepci´on no se realizan en la misma ranura, ya que lo radios de GSM no transmiten y reciben al mismo tiempo. Hay canales de las celdas que no se encuentran disponibles para evitar conflictos con las celdas vecinas. Cuando las celdas son m´as peque˜nas se puede aumentar la de- manda de usuario ya que el espacio entre cada celda o c´elula vecina ser´a m´as estrecho y por ende se apro- vecha m´as el canal de frecuencias. Adem´as, la trans- misi´on digital de voz es realizada a una velocidad no mayor de 16 Kbps. Ranuras TDM: Cada ranura TDM tiene grupos de ranuras TDM multitramas Una ranura TDM (Ti- me Division Mutiplexing) consiste en tramas de da- tos de 148 bits que ocupan el canal por 577µ seg ( incluyendo el sitio de protecci´on o guarda de 30µ seg despu´es de cada ranura). Cada trama de datos inicia y termina con tres bits 0, para delinear las tramas. Contiene dos campos de informaci´on de 57bits, cada uno posee un bit de control que indica si el siguiente campo de informaci´on es de voz o datos. En el cam- po de informaci´on hay un campo de sincronizaci´on de 26 bits que es utilizado para por el receptor para sincronizar los l´ımites de la trama del emisor. Existen 26 tramas, la 12 es para el control y la 25 se reserva para uso futuro, quedando disponibles 24 para el tr´afico de usuarios La tasa bruta de cada canal es de 270.833 bps, di- vidida entre ocho usuarios. Esto nos da un total de 33,854 kbps, pero la informaci´on adicional consume cierta fracci´on del ancho de banda, lo que en defini- tiva deja 24,7 kbps de carga ´util por usuario. Hay unas ranuras especiales que se usan para al- macenar algunos canales de control utilizados para manejar el sistema: Canal de control de difusi´on: contiene la identidad de la estaci´on base. Todas las estacio- nes m´oviles supervisan su fuerza de se˜nal para ver cu´ando se ha movido a una nueva celda. Canal dedicado de control: es utilizado para actualizaci´on de localizaci´on, registro y estable- cimiento de llamada. Canal de control com´un: se divide en tres subcanales l´ogicos: 5
  • 6. • Canal de localizaci´on: por medio de este la estaci´on base anuncia la llamada entran- te. • Canal de acceso aleatorio: permite al usuario solicitar una ranura. • Canal de otorgamiento de acceso: la ranura asignada es anunciada en este canal. 4.1. Base de Datos en GSM Dentro de la telefon´ıa m´ovil las bases de datos jue- gan un papel fundamental, ya que gracias a ellas se tiene informaci´on acerca de que usuarios pertenecen a una determinada red y que usuarios son visitantes por ejemplo. Estas se encuentran en el Subsistema de Conmutaci´on de Red (NSS). Estas pueden clasificarse en: 1. El Registro local o Home Location Regis- ter (HLR): Se utiliza para almacenar informa- ci´on de los usuarios pertenecientes a la red local, como pueden ser los servicios a los que puede te- ner acceso, y a cierta informaci´on acerca de la ubicaci´on de cada usuario. Todo usuario de la red est´a registrado en el HLR de su red local. 2. Centro de Autenticaci´on o Authentication Center (AuC): Contiene la informaci´on para identificar a un usuario y el tipo de encriptaci´on utilizada. 3. Registro de usuarios Visitantes o Visitor Location Register (VLR): Aqu´ı se almacena de manera temporal la informaci´on de un usua- rio que no pertenece a su regi´on, esto con la fi- nalidad de evitar consultar de manera continua al HLR del usuario que se encuentra en roaming. Gracias a este registro se puede localizar el m´ovil al momento de recibir una llamada. 4. El registro de Identidad de Equipo (EIR): Es otra base de datos de la red. Esta base de datos se compone de tres listas, primero la lista blanca, que contiene los IMEI o identidad inter- nacional del equipo m´ovil de los m´oviles que pue- den utilizar la red GSM, la lista negra que con- tiene los equipos que pueden estar con alg´un mal funcionamiento o equipos robados, y por ´ultimo la lista gris que es para los equipos que est´an siendo monitoreados para evaluaci´on. 4.2. Evoluci´on de GSM a UMTS UMTS, cuyas siglas derivan de Servicios Univer- sales de Telecomunicaciones M´oviles, cuyo organis- mo responsable de elaborar las especificaciones es el 3GPP (Third Generation Partnership Project). La infraestructura de UMTS se encuentra hecha sobre la base de GSM, pero utilizando W-CDMA, la cual se basa en CDMA. En WCDMA lo que cambia es el ancho de banda que aumenta de 1.25MHz en CDMA a 5MHz en WCDMAs. Entre las principales ventajas est´an: Una mayor eficiencia espectral. Un mejor QoS. Soporta mayores tasas de transmisi´on de bits. Estas caracter´ısticas hacen que GSM persista en conjunto con UMTS, lo cual hace que la transici´on sea suave. Ahora analizando su estructura f´ısica, veremos que UMTS se compone de un conjunto de c´elulas dan- do servicio a regiones aisladas del mundo. Las c´elulas en edificios se denominan pico- c´elulas, a nivel ur- bano, micro-c´elulas y a nivel suburbano macro-c´elu- las. Las tecnolog´ıas que utilizan acceso al medio son FDD (Frequency Division Duplex) y TDD (Time Di- vision Duplex) son dos modos operativos de permi- tir a los usuarios beneficios a la hora de repartir el espectro utilizado. El modo FDD es apropiado para ´areas urbanas y rurales. TDD se utiliza generalmente en zonas urbanas. Este tipo de multiplexaci´on utiliza TD-CDMA y opera con entornos de pico y microc´elu- las. Como la tecnolog´ıa TDD permite acceso m´ovil asim´etrico, puede ofrecer servicio de datos a distan- cia en ´areas de alta densidad de usuarios tales como zonas de complejos de oficinas. Uno de los motivos por los cuales GSM evolucion´o a UMTS, es el hecho de que CDMA aprovecha de mejor manera el espectro de frecuencias. Trayendo consigo una mayor calidad de voz en conjunto con una taza de transferencia de datos mayor. 5. CDMA vs. GSM En el servicio de telefon´ıa celular hay dos prin- cipales tecnolog´ıas competidoras de la red: Sistema Global para Comunicaciones M´oviles (GSM) y Code Division Multiple Access (CDMA). Cobertura: El factor m´as importante es obtener un servicio que est´e en las ´areas donde se va a utilizar el tel´efono. Al ver los mapas de los competidores y la cobertura en su ´area, usted podr´a descubrir si GSM o CDMA es el servicio indicado que usted necesita. Velocidad de transferencia de datos: El desa- rrollo de la tecnolog´ıa en los tel´efonos celulares es muy 6
  • 7. continua y las marcas deben cumplir con las necesi- dades del usuario que adquiere estas marcas, algu- nos avances ser´ıan los dispositivos de transmisi´on de v´ıdeo, receptores de podcast y dispositivos de correo electr´onico, la velocidad es importante para aquellos que no solo usan el tel´efono para realizar llamadas. CDMA ha sido tradicionalmente m´as r´apido que el GSM, aunque ambas tecnolog´ıas siguen compitiendo en este tema a lo largo de los a˜nos. Ambos cuentan con ”3G.o tecnolog´ıas de tercera generaci´on. EVDO, tambi´en conocido como CDMA2000, CD- MA es la respuesta a las necesidades de velocidad de los consumidores que la requieren, cuenta con una velocidad de descarga de 2 megabits por segundo, aunque algunos informes indican que se han alcan- zado velocidades que est´an cerca de los 300-700 ki- lobits por segundo (kbps). Esto es comparable a la base DSL. A partir del oto˜no del a˜no 2005, EVDO se implement´o. Pero este dispositivo no est´a disponible para todos los moviles, se requiere un tel´efono que tenga la referencia CDMA2000. La respuesta de GSM es EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution), que cuenta con velocida- des de datos de hasta 384 kbps, con velocidades al- canzadas de 70 a 140 kbps. Con adici´on de tecnolog´ıas que incluir´an el UMTS (Universal Mobile Telephone est´andar) y HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), las velocidades de los informes, aumentar´an a alrededor de 275-380 kbps. Esta tecnolog´ıa tambi´en es conocida como W-CDMA, pero no es compatible con redes CDMA. Para este efecto se debe utilizar un tel´efono con tecnolog´ıa EDGE. En el caso de EVDO, el alto tr´afico te´orico pue- de degradar la velocidad y rendimiento, mientras que la red EDGE es m´as susceptible a las interferencias. Ambos requieren una localizaci´on central dentro del rango de la se˜nal para conseguir las mejores velocida- des, mientras que el rendimiento de la se˜nal disminuye con la distancia. Tarjetas Subscriber Identity Module (SIM): La tarjeta SIM extra´ıble permite utilizar los tel´efonos que se activen al instante, permiten intercambiar da- tos del m´ovil, cambiarlos y mejorarlos, todo ello sin la intervenci´on del propietario del m´ovil. La propia SIM est´a ligada a la red, en lugar de un tel´efono com´un. Calidad de Se˜nal: En su mayor parte, las dos re- des tienen una cobertura bastante amplia en las gran- des ciudades y a lo largo de las principales autopistas. Las compa˜n´ıas GSM, sin embargo, tienen contratos de roaming con operadores GSM, permitiendo una mayor cobertura de las zonas rurales, en general. Las redes CDMA no puede cubrir las zonas rurales ale- jadas, as´ı como los portadores de GSM, aunque se pueden realizar llamadas con m´oviles GSM con una se˜nal espec´ıfica para estas zonas rurales, pero el cargo para el propietario, ser´a significativamente mayor. Se˜nal Internacional: Si necesita hacer llamadas a otros pa´ıses, un operador GSM puede ofrecerle una se˜nal internacional, como las redes GSM que domi- nan el mercado mundial. Si usted viaja a otros pa´ıses puede utilizar el tel´efono m´ovil GSM en el extranjero. Al comprar una tarjeta SIM con minutos y un n´ume- ro local en el pa´ıs que se visita, usted puede hacer llamadas de la tarjeta SIM para guardar las tarifas de se˜nal internacional y pagarlas a su compa˜n´ıa te- lef´onica de vuelta a casa. Los tel´efonos CDMA y sus tarjetas no tienen estas ventajas, sin embargo, hay varios pa´ıses que utilizan las redes CDMA. Consulte con su proveedor de CDMA para encontrar los requi- sitos espec´ıficos. 6. Detalles a tomar en cuenta sobre redes 3G en Venezuela Las bandas 3G o frecuencias UMTS vienen a es- tar determinadas por la frecuencia de las ondas que viajan a trav´es de ellas, se les puede considerar una especie de canales. Los gobiernos conceden a los ope- radores de telefon´ıa celular la capacidad para operar en una banda determinada, y estas bandas pueden ser 850Mhz, 900Mhz, 1900Mhz, y 2100Mhz. Hay dos modelos de implementaci´on de bandas UMTS/HSDPA, el modelo Americano que fue apli- cado en principio por Canad´a y EEUU, que se basa en conceder a los operadores las frecuencias 850Mhz y 1900Mhz; y luego est´a el modelo Europeo, que con- siste en ceder las frecuencias 900Mhz y 2100Mhz a los operadores de telefon´ıa celular. Operadores en Venezuela: En nuestro pa´ıs hay ac- tualmente tres operadores de telefon´ıa que utilizan redes de tipo UMTS/HSDPA, Digitel que opera en la banda 900Mhz, y Movilnet y Movistar operan en la 1900Mhz. Los tel´efonos: Por norma general los tel´efonos son fabricados para poder trabajar con m´as de una fre- cuencia UMTS al mismo tiempo, lo que los hace fle- xibles de poder utilizar sus capacidades 3G con dis- tintos operadores sin que estos deban usar obligato- riamente la misma banda. No obstante, en Venezuela dos operadores que funcionan bajo una misma ban- da del modelo Americano (Movistar y Movilnet), y el tercer operador funciona bajo una banda del modelo Europeo (Digitel), esto dificulta que un tel´efono pue- da usar por todas las redes, los motivos se explican a continuaci´on. Generalmente el hardware del tel´efono le permite trabajar en tres de las cuatro bandas que se han men- 7
  • 8. cionado, esas bandas suelen ser 850/1900/2100 o bien 900/AWS/2100, eso permite dividir a la mayor´ıa de tel´efonos con tecnolog´ıa UTMS en dos grupos: Los que funcionan con Movistar y Movilnet (850/1900) y los que funcionan con Digitel (900). Por suerte hay un tercer grupo, los tel´efonos quadband o cuatriban- das (en 3G), que son aquellos que pueden funcionar sin problemas en las cuatro bandas principales, que por ahora son muy pocos. Referencias [1] Ni˜no, Jos´e; Pinedo, Franklin; Sandoval Jackson; Sanguino Manuel; Villamizar Luis (2002); Ponen- cia Acceso M´ultiple por Divisi´on de C´odigo. Ve- nezuela: Universidad Nacional Experimental Del T´achira Dpto. de Ingenieria electr´onica. [2] Tanenbaum, Andrew (2003). Redes de Compu- tadoras 4ta edici´on. Mexico: Pearson [3] Alay, F. (2006). Migraci´on de GSM a UMTS. (Te- sis de Grado). Recuperado de las Colecciones de la Biblioteca Central. Universidad de San Carlos de Guatemala, Ciudad de Guatemala, Guatemala. [4] Arturo Darang (2011). Un par de cosas que deber´ıamos saber sobre redes GSM de 3era generaci´on Recuperado el 3 de Marzo de 2012 en http://androidve.com/2011/07/un-par-de-cosas- que-deberiamos-saber-sobre-redes-gsm-de-3era- generacion/ [5] Interficto (2010). Tecnolog´ıa GSM Vs. Tecno- logia CDMA Recuperado el 3 de Marzo de 2012 en http://www.articulo.org/articulo/24961/tecnologia- gsm-vs-tecnologiacdma.html 8