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genreraciones de la telefonia celular

Generacion de la telefonia movil


Generaciones de la Telefon�a Celular
 autores:
Mart�n Inzaurralde,Jorge Isi,Javier Garderes


2.2 Generaciones de la Telefon�a Celular
En la secci�n anterior se present� una muestra de la evoluci�n de la telefon�a celular a lo largo de los a�os. Las distintas necesidades y avances dieron lugar a generaciones tecnol�gicas bien diferenciadas que se comentan a continuaci�n.
En dicha evoluci�n se aprecia como se van cumpliendo las necesidades del mercado para tener acceso m�ltiple al canal de comunicaci�n, as� como la necesaria migraci�n de los sistemas anal�gicos a sistema digital con el fin de permitir mayor volumen de usuarios y ofrecer los niveles de seguridad que se demandaban.

2.2.1 Generaci�n Cero (0G)
0G representa a la telefon�a m�vil previa a la era celular. Estos tel�fonos m�viles eran usualmente colocados en autos o camiones, aunque modelos en portafolios tambi�n eran realizados. Por lo general, el transmisor (Transmisor-Receptor) era montado en la parte trasera del veh�culo y unido al resto del equipo (el dial y el tubo) colocado cerca del asiento del conductor.
Eran vendidos a trav�s de WCCs (Empresas Telef�nicas al�mbricas), RCCs (Empresas Radio Telef�nicas), y proveedores de servicios de radio doble v�a. El mercado estaba compuesto principalmente por constructores, celebridades, etc.
Esta tecnolog�a, conocida como autoradiopuhelin (aRP), fue lanzada en 1971 en Finlandia; conocido ahora como el pa�s con la primera red comercial de telefon�a m�vil.
2.2.2 Primera generaci�n (1G)
La 1G de la telefon�a m�vil hizo su aparici�n en 1979, si bien prolifer� durante los a�os 80. Introdujo los tel�fonos �Celulares�, basados en las redes Celulares con m�ltiples estaciones de base relativamente cercanas unas de otras, y protocolos para el �traspaso� entre las celdas cuando el tel�fono se mov�a de una celda a otra.
La transferencia anal�gica y estrictamente para voz son caracter�sticas identificatorias de la generaci�n. Con calidad de enlaces muy reducida, la velocidad de conexi�n 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 pod�a ofrecer en forma simult�nea ya que los protocolos de asignaci�n de canal est�ticos padecen de �sta limitaci�n.

Con respecto a la seguridad, las medidas preventivas no formaban parte de esta primitiva Telefon�a Celular. La tecnolog�a predominante de esta generaci�n es aMPS (advanced Mobile Phone System), desarrollada principalmente por bell. Si bien fue introducida inicialmente en los Estados Unidos, fue usada en otros pa�ses en forma extensiva. Otro sistema conocido como Sistema de Comunicaci�n de acceso Total (TaCS) fue introducido en el Reino Unido y muchos otros pa�ses.
Si bien hab�a diferencias en la especificaci�n de los sistemas, eran conceptualmente muy similares. La informaci�n con la voz era transmitida en forma de frecuencia modulada al proveedor del servicio. Un canal de control era usado en forma simult�nea para habilitar el traspaso a otro canal de comunicaci�n de serlo necesario. La frecuencia de los canales era distinta para cada sistema. MNT usaba canales de 12.5KHz, aMPS de 30KHz y TaCS de 25KHz.
a su vez, el tama�o de los aparatos era mayor al de hoy en d�a; fueron originalmente dise�ados para el uso en los autom�viles. Motorola fue la primera compa��a en introducir un tel�fono realmente port�til.

Motorola DynaTaC
Estos sistemas (NMT, aMPS, TaCS, RTMI, C-Netz, y Radiocom 2000) fueron conocidos luego como la Primera Generaci�n (G1) de Tel�fonos Celulares.
En Setiembre de 1981 la primera red de Telefon�a Celular con roaming autom�tico comenz� en arabia Saudita; siendo un sistema de la compa��a NMT. Un mes m�s tarde los pa�ses N�rdicos comenzaron una red NMT con roaming autom�tico entre pa�ses.

2.2.3 Segunda generaci�n (2G)
Si bien el �xito de la 1G fue indiscutible, el uso masivo de la propia tecnolog�a mostr� en forma clara las deficiencias que pose�a. El espectro de frecuencia utilizado era insuficiente para soportar la calidad de servicio que se requer�a. al convertirse a un sistema digital, ahorros significativos pudieron realizarse. Un n�mero de sistemas surgieron en la d�cada del 90� debido a estos hechos, y su historia es tan exitosa como la de la generaci�n anterior. La Segunda Generaci�n (2G) de Telefon�a Celular, como ser GSM, IS-136 (TDMa), iDEN and IS-95 (CDMa) comenz� a introducirse en el mercado.

La primera llamada digital entre tel�fonos Celulares fue realizada en Estados Unidos en 1990. En 1991 la primera red GSM fue instalada en Europa.
La generaci�n se caracteriz� por circuitos digitales de datos conmutados por circuito y la introducci�n de la telefon�a r�pida y avanzada a las redes. Us� a su vez acceso m�ltiple de tiempo dividido (TDMa) para permitir que hasta ocho usuarios utilizaran los canales separados por 200MHz. Los sistemas b�sicos usaron frecuencias de banda de 900MHz, mientras otros de 1800 y 1900MHz. Nuevas bandas de 850MHz fueron agregadas en forma posterior. El rango de frecuencia utilizado por los sistemas 2G coincidi� con algunas de las bandas utilizadas por los sistemas 1G (como a 900Hz en Europa), desplaz�ndolos r�pidamente.

La introducci�n de esta generaci�n trajo la desaparici�n de los �ladrillos� que se conoc�an como tel�fonos Celulares, dando paso a peque��simos aparatos que entran en la palma de la mano y oscilan entre los 80-200gr. Mejoras en la duraci�n de la bater�a, tecnolog�as de bajo consumo energ�tico.

Tel�fono GSM de dise�o regular
EL sistema 2G utiliza protocolos de codificaci�n m�s sofisticados y se emplea en los sistemas de Telefon�a Celular actuales. Las tecnolog�as predominantes son: GSM (Global System por Mobile Communications); IS-136 (conocido tambi�n como TIa/EIa136 o aNSI-136) y CDMa (Code Division Multiple access) y PDC (Personal Digital Communications), �ste �ltimo utilizado en Jap�n. Se encontrar� informaci�n detallada de los protocolos en la secci�n correspondiente m�s adelante.

Los protocolos empleados en los sistemas 2G soportan velocidades de informaci�n por voz m�s altas, pero limitados en comunicaci�n de datos. Se pueden ofrecer servicios auxiliares, como datos, fax y SMS (Short Message Service). La mayor�a de los protocolos de 2G ofrecen diferentes niveles de encripci�n. En Estados Unidos y otros pa�ses se le conoce a 2G como PCS (Personal Communication Services).

2.2.4 Generaci�n 2.5 G
Una vez que la segunda generaci�n se estableci�, las limitantes de algunos sistemas en lo referente al env�o de informaci�n se hicieron evidentes. Muchas aplicaciones para transferencia de informaci�n eran vistas a medida que el uso de laptops y del propio Internet se fueron popularizando. Si bien la tercera generaci�n 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 transfer�a informaci�n s�lo en un peque�o porcentaje. El nuevo sistema permit�a a los usuarios compartir un mismo canal, dirigiendo los paquetes de informaci�n desde el emisor al receptor. Esto permite el uso m�s eficiente de los canales de comunicaci�n, lo que habilita a las compa��as proveedoras de servicios a cobrar menos por ellos.

a�n m�s cantidad de mejoras fueron realizadas a la taza de transferencia de informaci�n al introducirse el sistema conocido como EDGE (Enhanced Data rates aplicado a GSM Evolution). �ste b�sicamente es el sistema GPRS con un nuevo esquema de modulaci�n 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 conmutaci�n de datos en paquetes) y puede usar algo de la infraestructura utilizada por 2G en las redes GSM and CDMa. La tecnolog�a m�s comunmente 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 1x-RTT 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 mayor�a como servicios 2.5G (o 2.75G, que luce a�n mas sofisticado) porque son en realidad varias veces m�s lentos que los servicios implementados en una red 3G.

Mientras los t�rminos "2G" y "3G" est�n definidos oficialmente, no lo est� "2.5G". Fue inventado con fines �nicamente publicitarios.
Muchos de los proveedores de servicios de telecomunicaciones se mover�n a las redes 2.5G antes de entrar masivamente a la 3. La tecnolog�a 2.5G es m�s r�pida, y m�s econ�mica para actualizar a 3G.

2.2.5 Tercera generaci�n (3G).
No mucho luego de haberse introducido las redes 2G se comenz� a desarrollar los sistemas 3G. Como suele ser inevitable, hay variados est�ndares con distintos competidores que intentan que su tecnolog�a sea la predominante. Sin embargo, en forma muy diferencial a los sistemas 2G, el significado de 3G fue estandarizado por el proceso IMT-2000. Este proceso no estandariz� una tecnolog�a sino una serie de requerimientos (2 Mbit/s de m�xima taza de transferencia en ambientes cerrados, y 384 kbit/s en ambientes abiertos, por ejemplo). Hoy en d�a, la idea de un �nico est�ndar internacional se ha visto dividida en m�ltiples est�ndares bien diferenciados entre s�.

Existen principalmente tres tecnolog�as 3G. Para Europa existe UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) usando CDMa de banda ancha (W-CDMa). Este sistema provee transferencia de informaci�n de hasta 2Mbps.
Est�n a su vez las evoluciones de CDMa2000. La primera en ser lanzada fue CDMa2000 1xEV-DO, donde EV-DO viene de Evolution Data Only. La idea atr�s de este sistema era que muchas de las aplicaciones s�lo requirieran conexi�n de datos, como ser�a el caso si se usara el celular para conectar una PC a Internet en forma inal�mbrica. En caso de requerir adem�s comunicaci�n por voz, un canal 1X est�ndar es requerido. adem�s de usar tecnolog�a CDMa, EV-DO usa tecnolog�a TDMa para proveer de la velocidad de transferencia necesaria y mantener la compatibilidad con CDMa y CDMa2000 1X.

La siguiente evoluci�n de CDMa2000 fue CDMa2000 1xEV-DV. Esto fue una evoluci�n del sistema 1X totalmente distinto a CDMa2000 1xEV-DO, ofreciendo servicios totales de voz y datos. Este sistema tambi�n es compatible con CDMa y CDMa2000 1X y es capaz de ofrecer tasas de transferencia de 3.1Mbps.
Estos dos protocolos usaron lo que se conoce como FDD (Frequency Division Duplex), donde los links de ida y vuelta usan distintas frecuencias. Dentro de UMTS existe una especificaci�n conocida como TDD (Time Division Duplex), donde los links poseen la misma frecuencia pero usan distintos segmentos de tiempo. Sin embargo, TDD no se implementar� en los mercados por un tiempo.
Un tercer sistema 3G fue desarrollado en China que usa TDD. Conocido como TD-SCDMa (Time Division Synchronous CDMa), usa un canal de 1.6MHz y fue pensado para que abarque el mercado Chino y de los pa�ses vecinos.

algunos de los sistemas 2.5G, como ser CDMa2000 1x y GPRS, proveen de algunas de las funcionalidades de 3G sin llegar a los niveles de transferencia de datos o usos multimedia de la nueva generaci�n. Por ejemplo, CDMa2000-1X puede, en teor�a, transferir informaci�n hasta a 307 kbit/s. Justo por encima de esto se encuentra el sistema EDGE, el cual puede en teor�a superar los requerimientos de los sistemas 3G; aunque esto es por tan poco que cualquier implementaci�n pr�ctica quedar�a probablemente por debajo del l�mite deseado.
al comienzo del siglo 21, sistemas 3G como UMTS y CDMa2000 1xEV-DO han comenzado a estar al alcance del p�blico en los pa�ses del primer mundo. Sin embargo, el �xito de estos sistemas a�n est� por probarse.
 

Un agradecimiento muy especial a los Se�ores:Mart�n Inzaurralde [email protected],Jorge Isi [email protected], Javier Garderes [email protected] , por su colaboraci�n con este portal y sobretodo por el contenido tan bien realizado esperamos sea de gran ayuda a la juventud de Hispanoamerica .

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