REDES MÓVILES

Mier y Terán Espinoza, LuisRivero, Freddy

Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada Nacional

ResumenLa telefonía móvil de hoy en día se ha convertido en un instrumento muy útil debido a la fácil comunicación entre personas. Los celulares cuentan con distintas aplicaciones que pueden facilitar diversas labores cotidianas. La comunicación telefónica es posible gracias a la interconexión entre centrales móviles y públicas. Según las bandas o frecuencias en las que opera el móvil, podrá funcionar en una parte u otra del mundo.

AbstractThe mobile phone today has become a very useful tool because of the easy communication between people. Cell phones have different applications that can make easier common and daily tasks. Telephone communication is possible due to the interconnection between mobile and public stations. According to the bands or frequencies on which mobile operates, it may function in one or another part of the world.

Introducción Desde el principio de las

telecomunicaciones dos han sido las opciones principales para llevar a cabo una comunicación: con o sin hilos, por cable o por el aire. En realidad ambas pueden participar en un mismo proceso comunicativo. Por ejemplo la transmisión de un evento deportivo por televisión, en el que una cámara recoge la señal y la transmite, generalmente por cable, a una unidad móvil encargada de comunicarse vía radio con el centro emisor, que a su vez se comunica por cable con una antena emisora que la distribuye por el aire a la zona que cubra la cadena de televisión. De todas formas, en este caso se trata fundamentalmente de una transmisión vía radio, pues es así como se distribuye la señal que previamente ha producido la emisora (captar la señal con la cámara, llevarla al centro emisor y procesarla).

El teléfono móvil es un dispositivo inalámbrico electrónico para acceder y utilizar los servicios de la red de telefonía móvil. Se denomina también celular en la mayoría de países latinoamericanos debido a que el servicio funciona mediante una red de celdas, donde cada antena repetidora de señal es una célula, si bien también existen redes telefónicas móviles.

A partir del siglo XXI, los teléfonos móviles han adquirido funcionalidades que van mucho más allá de limitarse solo a llamar, traducir o enviar mensajes de texto, se puede decir que ha incorporado las funciones de los dispositivos tales como PDA, cámara de fotos, cámara de video, agenda electrónica, reloj despertador, calculadora, micro-proyector, GPS o reproductor multimedia (al punto de causar la obsolescencia de varios de ellos), así como poder realizar una multitud de acciones en un dispositivo pequeño y portátil que llevan prácticamente todos los habitantes de países desarrollados y un número creciente de habitantes de países en desarrollo. A este tipo de evolución del teléfono móvil se le conoce como teléfono inteligente (o teléfono autómata).

Elementos

Servicios de comunicaciones móvilesLos más extendidos son la telefonía

móvil terrestre, la comunicación móvil por satélite, las redes móviles privadas, la radio mensajería, la radiolocalización GPS, las comunicaciones inalámbricas y el acceso a Internet móvil. De todos ellos hablaremos a continuación, con más o menos profundidad.

Telefonía móvil terrestre

La telefonía móvil terrestre utiliza estaciones terrestres. Éstas se encargan de monitorizar la posición de cada terminal encendido, pasar el control de una llamada en curso a otra estación, enviar una llamada a un terminal suyo. Cada estación tiene un área de cobertura, zona dentro de la cual la comunicación entre un terminal y ésta se puede hacer en buenas condiciones. Las zonas de cobertura teóricamente son hexágonos regulares o celdas. En la práctica, toman muy distintas formas, debido a la presencia de obstáculos y a la orografía cambiante de la celda. Además se solapan unas con otras. Es por esto, que cuando un móvil está cerca del límite entre dos celdas, puede pasar de una a otra, en función de cuál de las dos le ofrezca más nivel de señal, y esto puede suceder incluso durante el transcurso de una llamada sin que apenas se perciba nada.

Los primeros sistemas de telefonía móvil terrestre, TACS, AMPS, NMT, TMA, NAMT, o de primera generación, eran analógicos. Los terminales eran bastante voluminosos, la cobertura se limitaba a grandes ciudades y carreteras principales, y sólo transmitían voz. La compatibilidad entre terminales y redes de diferentes países no estaba muy extendida. NMT se utiliza en los países nórdicos, AMPS y TACS en EEUU, y NAMT en Japón.

Cada estación trabaja con un rango de frecuencias, que delimita el número máximo de llamadas simultáneas que puede soportar, puesto que a cada llamada se le asigna un par de frecuencias diferente: una para cada sentido de la comunicación. Esto se denomina FDM, o multiplexación por división en la frecuencia. Las celdas colindantes no pueden utilizar las mismas frecuencias, para que no se produzcan interferencias. Pero las celdas que están algo más alejadas sí podrían reutilizar estas frecuencias. Y esto es lo que se hace. Se parte de una determinada cantidad de frecuencias disponibles. Luego, teniendo en cuenta la densidad estimada de llamadas por área, tanto el tamaño de la celda, como

las frecuencias por celda y la reutilización de frecuencias serán determinadas. Una alternativa para incrementar el número de llamadas servidas es la sectorización, método por el cuál se instalan varias antenas por estación, cada una de las cuáles cubre un sector. Por ejemplo, si instalamos tres antenas, cada una se ocuparía de un sector de 120º. Después aparecen los sistemas de segunda generación, GSM, CDMA, TDMA, NADC, PDC, que son digitales. El tamaño de los terminales se hace cada vez más pequeño, las coberturas se extienden, y se empiezan a transmitir datos, aunque a velocidades muy pequeñas. Introduce el envío de mensajes SMS, hoy tan de moda. La compatibilidad entre las distintas redes nacionales empieza a mejorar. GSM se implanta en Europa y en otros países del resto del mundo. TDMA y CDMA en EEUU, mientras que PDC en Japón. En GSM, cada frecuencia puede transmitir varias conversaciones. Esto se consigue mediante la TDM, o multiplexación por división en el tiempo. El tiempo de transmisión se divide en pequeños intervalos de tiempo. Cada intervalo puede ser utilizado por una conversación distinta. Además, una misma conversación se lleva a cabo en intervalos de distintas frecuencias, con lo que no se puede asociar una llamada a una frecuencia. De este modo, si una frecuencia se ve afectada por una interferencia, una conversación que utilice esta frecuencia, sólo observará problemas en los intervalos pertenecientes a dicha frecuencia. Esto se denomina TDMA. En los sistemas CDMA, acceso con multiplexación por división de código, lo que se hace es que cada llamada utiliza un código que le diferencia de las demás. Esto permite aumentar el número de llamadas simultáneas o la velocidad de transmisión, lo que se hace necesario ante los crecientes requerimientos de la telefonía móvil.

En la actualidad, se están empezando a desplegar sistemas de lo que se ha denominado generación 2,5 (HSCSD,

GPRS, EDGE) que harán de puente entre los de segunda generación y la telefonía móvil de tercera generación (la UMTS). Esta última responde a un intento de estandarizar las comunicaciones móviles a nivel mundial, aunque ya están empezando a surgir pequeñas diferencias entre EEUU y el resto. Ofrecerá grandes velocidades de conexión, por lo que se espera que se convierta en la forma más habitual de acceso a Internet. Permitirá la transmisión de todo tipo de comunicaciones: voz, datos, imágenes, vídeo, radio. Algunos sistemas 2,5 (GPRS, EDGE) introducen la conmutación de paquetes en la telefonía móvil, es decir, la comunicación se produce al "estilo" Internet. La información se divide en trozos o paquetes, que siguen caminos diferentes hasta alcanzar el destino. GPRS alcanzará los 115 Kbps, mientras que EDGE los 384 Kbps. Además, EDGE permitirá a los operadores de GSM y TDMA integrar en sus redes actuales este nuevo sistema. Hasta que la tercera generación se extienda, para lo que aún pueden quedar varios años, los sistemas 2,5 supondrán un puente entre los de segunda generación y la UMTS. En Europa, los operadores se están gastando auténticas barbaridades en adquirir las licencias UMTS, con la esperanza de que será la tecnología que haga explotar las comunicaciones. Pero mientras esto ocurre, los que poseen sistemas 2G ya piensan en evolucionar a GPRS o EDGE.

Telefonía móvil vía satélite En este caso las estaciones están en los satélites. Estos suelen ser de órbita baja. Su cobertura prácticamente cubre todo el planeta. Esta es la principal ventaja que presentan frente a la telefonía móvil terrestre. Las desventajas son de mucho peso: mayor volumen del terminal a utilizar y precio de las llamadas y terminales. Dos son los operadores que ofrecen este servicio a nivel mundial: Iridium y GlobalStar. El primero está a punto de comenzar el derribo

de sus satélites, debido a las astronómicas deudas que ha contraído. Durante los últimos meses ha intentado encontrar un comprador que se hiciera cargo de las deudas, e intentará sacar el negocio a flote, pero no ha encontrado a nadie dispuesto a tomar semejante riesgo. Sigue ofreciendo unos servicios mínimos a sus antiguos clientes, pero ya no realiza ningún tipo de actividad comercial (publicidad, captación de clientes). Además recomienda a sus clientes que busquen opciones alternativas a sus servicios, porque en cualquier momento dejan de prestarlos. Su constelación de satélites de órbita baja consta de 66 unidades situadas a 780 Km de la Tierra. Utiliza tanto FDMA como TDMA. Cada satélite disponía de 48 haces o sectores. Sin embargo, GlobalStar no tiene tantos problemas. La principal razón, sus teléfonos se conectan a las redes terrestres si la cobertura de éstas lo permite, y si no recurren a los satélites. De este modo, buena parte de las llamadas tienen un coste asequible, mientras que las que se realizan a través de los satélites se reducen a lo absolutamente imprescindible. Su constelación cuenta con 48 satélites de órbita baja situados a 1.414 Km de la Tierra. Utiliza CDMA, y cada satélite tiene 16 sectores. Tiene previsto ofrecer comunicaciones de datos y fax a finales de 2000, principios de 2001. Otros sistemas que están a punto de empezar a operar, o que anuncian sus servicios para los próximos años son ICO, Skybridge y Teledesic, que prestarán otros servicios aparte del de telefonía, como acceso a Internet a alta velocidad, radiobúsqueda.

Redes móviles privadas También conocido como radiocomunicaciones en grupo cerrado de usuarios, es un servicio de telefonía móvil que sólo se presta a un colectivo de personas, en una determinada zona geográfica (una ciudad, una comarca). El funcionamiento es prácticamente idéntico al

de las redes públicas, con pequeños matices. Hay dos modalidades del servicio. En la primera cada grupo de usuarios, y sólo ellos, utiliza una determinada frecuencia. En la segunda el sistema se encarga de asignar las frecuencias libres entre los diferentes grupos, por lo que no hay una correspondencia grupo-frecuencia. Entre los primeros sistemas podemos destacar EDACS, controlado por un equipo fabricado por Ericsson, muy utilizado por bomberos, equipos de salvamento, policías, ambulancias,... Es un sistema muy seguro, capaz de establecer la comunicación en condiciones muy adversas. Los segundos se denominan sistemas Trunking, y su funcionamiento es muy parecido al de la telefonía móvil automática (TMA), uno de los primeros sistemas analógicos de telefonía móvil pública. La mayor diferencia es que cuando no hay un canal libre para establecer una comunicación, TMA descarta la llamada y el usuario debe reintentarlo después, mientras que las redes Trunking gestionan estas llamadas, estableciendo una cola de espera, asignando prioridades diferentes a cada llamada. Dos de los sistemas Trunking más populares son Taunet, que es analógico, y Tetra, que es digital. Este último es el resultado de un estándar europeo, y su equivalente estadounidense es el APCO25. Ofrecen otras posibilidades, aparte de la comunicación vocal, como envío de mensajes cortos, transmisión de datos, conexión a redes telefónicas públicas.

Radio mensajería Este servicio, también denominado radio búsqueda, buscapersonas o paging, permite la localización y el envío de mensajes a un determinado usuario que disponga del terminal adecuado, conocido popularmente como "busca" o "beeper". Se trata de una comunicación unidireccional, desde el que quiere localizar al que ha de ser localizado. Al igual que en la telefonía móvil, cada zona está cubierta por una estación terrestre, que da servicio a los

usuarios ubicados dentro de su zona de cobertura. Los primeros sistemas tan sólo emitían un sonido o pitido, que indicaba que alguien estaba intentando decirnos algo. Luego, si así lo decidía el portador del busca, establecía una comunicación telefónica. Es muy útil para profesionales, que han de desplazarse y no siempre están localizables, por ejemplo, médicos, técnicos de mantenimiento,.... En una segunda fase, aparecieron sistemas más perfeccionados, con envío de mensajes, aplicación de códigos para mantener seguridad, llamadas a grupos, a todos,...

Radiolocalización GPS La radiolocalización sirve para conocer la posición de un receptor móvil. El sistema más conocido es el GPS (Sistema de Posicionamiento Global). Se trata de una constelación de 24 satélites, divididos en seis planos orbitales de cuatro satélites cada uno. Cada satélite emite una señal con su posición y su hora, codificada con su propio código, lo que permite saber de qué satélite es cada transmisión que recibimos. Su velocidad es de dos vueltas a la Tierra en un día, es decir, pasan por un punto determinado dos veces al día. Su distribución asegura que en cualquier parte de la Tierra, a cualquier hora del día, se tiene visión directa de al menos cuatro satélites, lo que permite averiguar latitud, longitud y altura, y tener una referencia de tiempo. El receptor encargado de recoger las señales de los satélites y procesarlas, es algo mayor que un móvil. El sistema pertenece al Departamento de Defensa estadounidense, y puede funcionar en dos modalidades: SPS y PPS. El primero es de peor calidad (tiene un error de unos 100 metros), y lo puede utilizar cualquiera. El segundo por el contrario requiere de una autorización del Departamento de Defensa para utilizarlo. Su error es de unos pocos metros. De todas formas, hay receptores que trabajan conjuntamente con un receptor de referencia y que disminuyen estos errores a

metros o centímetros, según las circunstancias. En este caso, hay un receptor situado en un punto del que conocemos su posición exacta. Cuando nuestro receptor recibe los datos de los satélites, hace los cálculos pertinentes y obtiene una posición. Al mismo tiempo, el receptor de referencia hace lo mismo y obtiene su posición. Puesto que este último sabe siempre cuál es su posición, también sabe el error que se está produciendo al utilizar el sistema GPS en ese momento. El receptor de referencia transmite este error, que el nuestro capta, y de este modo corrige la primera posición. No se obtiene un resultado exacto, pero si mejor que el original. Todo esto de los dos modos de funcionamiento, sólo tiene un fundamento. Los estadounidenses no querían que ejércitos de países con los que no se llevan bien, tuviesen una tecnología que les permitiese conocer la posición exacta de, por ejemplo, un misil que acaban de lanzar sobre un objetivo suyo. En fin, esto se lo dejamos a los militares. Las aplicaciones más habituales para el GPS son el control de flotas de camiones, taxis, autobuses, la navegación marítima y la aérea. Como curiosidad, para quienes siguen las grandes vueltas ciclistas (Giro, Tour, La Vuelta, u otras,...), últimamente utilizan el GPS para dar las referencias de los ciclistas, sobre todo en las contrarrelojes. Ponen un receptor GPS en las motos que acompañarán a los ciclistas, y al conocer posición y tiempo, pueden averiguar cuantos minutos y segundos de ventaja tiene una escapada, o que corredor ha efectuado el mejor tiempo en diversos puntos del recorrido de una crono individual.

Comunicaciones inalámbricas Estos sistemas se encargan de comunicaciones de corta distancia, algunos cientos de metros a lo sumo. En principio dos serían las aplicaciones básicas: ofrecer movilidad a los usuarios de la telefonía fija, para que puedan desplazarse por su casa o

lugar de trabajo, y poder efectuar llamadas; y conectar dispositivos entre sí. Para los primeros, en Europa surgió el estándar DECT, mientras que para los segundos parece que Bluetooth va a conseguir poner de acuerdo a todo el mundo. En Europa, se está trabajando en terminales duales DECT-GSM, que permitan utilizar las redes de telefonía fija en el caso de que estemos cerca de la base que controla la parte DECT, y las redes de telefonía móvil GSM en el resto de circunstancias. Esto evitaría tener que llevar dos aparatos, y abarataría la cuenta telefónica. En cuanto a Bluetooth, se trata de una iniciativa completamente privada, en la que están involucradas empresas como Ericsson, Toshiba, IBM, Motorola, Qualcomm, 3Com, Lucent, Compaq. Utilizando la banda de los 2,4 Ghz permite enlazar dispositivos vía radio situados a distancias de entre 10 centímetros y 10 metros, aunque se pueden alcanzar los 100 metros con antenas especiales. Ordenadores, laptops, televisores, cadenas de música, y otros dispositivos podrían conectarse entre sí a través de terminales Bluetooth.

Internet móvil El servicio que une la telefonía móvil con el acceso a Internet, será el que haga crecer ambos mercados de manera muy importante en los próximos años. La baja capacidad de transmisión de datos de los sistemas de segunda generación de telefonía móvil, y las reducidas dimensiones de las pantallas de los móviles no permitían una unión lo suficientemente atractiva, pero si funcional. Bien es verdad que la aparición de WAP permitió acceder a diversos contenidos de Internet desde el móvil, pero la nueva generación de telefonía móvil mejorará la velocidad de conexión, y sus terminales estarán más orientados a comunicaciones de diversas características (voz, datos, imágenes,...) Esto convertirá a los móviles, agendas personales, laptops, y demás dispositivos de

mano, en los verdaderos dominadores del acceso a Internet, relegando al ordenador a un papel secundario. WAP surge ante la necesidad de acceder a Internet desde un móvil. Este conjunto de protocolos permite establecer una conexión con Internet,e intercambiar información con ésta. No está directamente vinculada con GSM, u otra tecnología similar. Puede funcionar sobre tecnologías móviles de segunda o tercera generación (GSM, D-AMPS, CDMA, UMTS...) Los teléfonos WAP cuentan con un navegador especial, que interpreta páginas escritas en una versión reducida del HTML, denominada WML. Existe también una versión reducida del JavaScript para navegadores WAP, conocida como WMLScript. Las aplicaciones más extendidas de los teléfonos WAP serán el acceso a noticias, pago de compras, recepción de avisos,... Debido a la restricción que imponen los terminales, los gráficos se reducen al mínimo, a pesar de que la publicidad apuesta por este medio. En Japón, NTT DoCoMo lleva casi un año y medio prestando un servicio de acceso a Internet desde el móvil, que está convirtiéndose en un avance de lo que puede suceder cuando realmente la Internet móvil se implante. El servicio, conocido como i-mode, ha supuesto una auténtica revolución en el país nipón, con tanto éxito que ha sufrido caídas importantes debidas a la saturación del sistema. Incluso NTT DoCoMo suspendió la publicidad durante algún tiempo, para intentar disminuir el elevado número de altas. I-mode no utiliza WAP, sino que utiliza un HTML compacto, que lo que hace es adaptar las páginas web HTML a los terminales móviles. Los teléfonos WAP podrían soportar este servicio. GPRS, EDGE y por supuesto UMTS, permitirán transmitir páginas mucho más sofisticadas a los móviles, por lo que se espera que los terminales futuros sean en su mayoría ocupados por pantallas, que permitan visualizar estas páginas.

Estación BaseUna estación base de telefonía móvil

proporciona cobertura a un área conocida como “celda”. Las celdas están alineadas unas al lado de otras en un formato similar a un panal de abejas, y por este motivo las redes de telefonía celular a veces se conocen como redes “celulares”. La ubicación de la estación base dentro de la celda está determinada por una serie de factores, que incluyen la topografía y otras limitaciones físicas tales como árboles y edificios, la capacidad de la celda o cantidad de llamadas que se estima se realizarán en la celda y la radiofrecuencia a la cual operará la estación base.

GSMEs un sistema estándar, libre de

regalías, de telefonía móvil digital. Un cliente GSM puede conectarse a través de su teléfono con su computador y enviar y recibir mensajes por correo electrónico, faxes, navegar por Internet, acceder con seguridad a la red informática de una compañía (red local/Intranet), así como utilizar otras funciones digitales de transmisión de datos, incluyendo el servicio de mensajes cortos (SMS) o mensajes de texto.

GSM se considera, por su velocidad de transmisión y otras características, un estándar de segunda generación (2G). Su extensión a 3G se denomina UMTS y difiere en su mayor velocidad de transmisión, el uso de una arquitectura de red ligeramente distinta y sobre todo en el empleo de diferentes protocolos de radio (W-CDMA).

LTEEs un estándar de comunicaciones

móviles desarrollado por la 3GPP, la asociación que desarrolló y mantiene GSM y UMTS. El interfaz radio (nivel físico) del sistema LTE es algo completamente nuevo, así que LTE es una nueva generación respecto a UMTS (tercera generación o 3G) y a su vez GSM (segunda generación o 2G).

No obstante, la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU) no considera que el LTE que se está desplegando ahora mismo por el mundo sea 4G.

LTE nació para cubrir principalmente las siguientes necesidades:Los usuarios quieren una conexión de datos que descargue y suba a más velocidadLos fabricantes y operadores quieren un estándar menos complejo y que reduzca los costes

Hay que asegurar la competitividad del 3G en el futuro frente, por ejemplo, a WiMAX El primer servicio público de LTE se desplegó en las capitales escandinavas de Estocolmo y Oslo el 14 de diciembre de 2009. En España, Telefónica empezó a dar servicio de esta tecnología en Madrid y Barcelona en septiembre de 2011.

Conceptos Básicos

GPRS Abreviatura de "General Packet Radio System". Al principio se diseñó el sistema GSM con el foco solo en las llamadas de voz. Es verdad que era posible una comunicación de datos pero a un velocidad muy reducida: 9600 bit por segundo. GPRS fue una evolución que permitía velocidades de hasta 144000 bit por segundo aunque solo en el sentido de la red al equipo móvil. Del equipo móvil a la red sigue siendo de alrededor de 9600 bit/S pero por una cuestión de consumo de batería. El sistema GPRS utiliza los espacios que no se ocupan con la voz utilizando varios simultáneamente con lo que consigue una velocidad mayor. Esto solo lo puede hacer la red porque el equipo móvil necesitaría doble potencia para utilizar dos espacios y triple potencia para utilizar tres, o sea, doble o triple consumo. Como el uso más habitual es internet realmente descargamos de la red más de lo que subimos por lo que es perfectamente válido que la velocidad de subida a la red siga siendo reducida y así se evita un

consumo excesivo de la batería. A esta tecnología se la denomina también 2.5G.

EDGEAbreviatura de "Enhanced Data

Rate for GSM Evolution". Es una evolución de GPRS que permite aumentar la velocidad cuando estamos cerca de la antena. La modulación de los datos (la manera en la que los bits se convierten en ondas que viajan por el aire) es diferente. Por un lado se consigue más velocidad pero, como no hay milagros, solo funciona a menos distancia. GPRS utiliza una modulación similar tanto en la voz como en los datos por lo que donde hay cobertura GSM tenemos GPRS. EDGE solo lo tenemos si estamos cerca de la antena. A esta evolución se la denomina 2.75G.

GSMR o GSM-R Abreviatura de "GSM Railways". El sistema GSMR convierte a las compañías ferroviarias en operadores de telecomunicaciones. En cualquier caso el objetivo de esta red es única y exclusivamente la comunicación entre el tren y los sistemas en tierra, tanto de voz como de datos. En ningún caso se utiliza para dar servicio de internet en los vagones. La tecnología que se emplea es 2G, no se utiliza ni GPRS ni EDGE. La ventaja principal es que permite la conexión con el tren incluso a grandes velocidades (más de 250 Km/h) en las que los sistemas clásicos ferroviarios no funcionan. Además permite la conexión cuando el tren está en otro país utilizando el roaming entre los distintos operadores ferroviarios.

UMTS Abreviatura de "Universal Mobile Telecommunication System". Se denominó la tercera generación de telefonía móvil o 3G. Este sistema supuso un cambio radical y es totalmente distinto a la segunda generación. Respecto a la segunda generación permite las videollamadas y conexiones de datos de hasta 384 miles de bit por segundo (KBit/S). No parece

mucho comparado con la tecnología EDGE pero esto fue el principio de la tercera generación y EDGE es el último avance de la segunda generación. Esta tecnología no ha llegado a desplazar a la segunda generación por varias razones. Por un lado son necesarias más antenas que en 2G para dar una cobertura similar. Además, en la comunicación de datos no hay milagros, para transmitir a más velocidad hace falta más potencia y, a más potencia más consumo de batería. Muchas personas desactivan voluntariamente 3G para gastar menos batería. Adicionalmente todavía se venden teléfonos ultra baratos que solo soportan 2G. Por estas razones ningún operador ha dado el paso de desconectar la red 2G. Existen operadores solamente 3G pero tienen acuerdos con otros operadores para los casos en los que no hay cobertura 3G. Curiosamente estos operadores también aceptan clientes con teléfonos de 2G. Uno de los inconvenientes principales es que una antena de 3G no puede tener teléfonos conectados muy lejos cuando también los tiene muy cerca. La consecuencia es que, cuando has teléfonos conectados muy cerca, la antena baja su potencia dejando sin cobertura los más lejanos. Si hay otra antena cerca no hay problema pero, a veces, no hay ninguna otra antena y el teléfono lejano se queda sin cobertura. Esta característica complica mucho el dar una cobertura adecuada y obliga a que se necesiten muchas más antenas que en 2G. Está estimado que se necesitan 3 antenas de 3G por cada una de 2G.

HSPA Abreviatura de "High Speed Packet Access". Es una mejora de la tecnología 3G que permite velocidades de la central al teléfono de hasta 14.4 MBit/S, por encima incluso de las velocidades habituales de ADSL. Las variantes son HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) que solo mejora el sentido de la central al teléfono y se denomina 3.5G y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) que mejora también el sentido del teléfono a la central y se

denomina 3.75G. En este último caso la velocidad desde el teléfono alcanza 2 MBit/S. Esta tecnología ha salvado, en cierto modo, a la tercera generación. La velocidad máxima anterior en 3G era de 384 KBit/S lo cual no lo diferenciaba mucho de la tecnología EDGE teniendo en cuenta que la tecnología UMTS es mucho más compleja.

FDD LTE y LTE TDDSon dos las dos opciones que

contempla el estándar LTE. Es decisión del operador si se utiliza un estándar u otro. Para el usuario no hay diferencia ya que los teléfonos soportan los dos estándares. En estándar FDD LTE la comunicación se realiza en dos frecuencias distintas. Una frecuencia sirve en la comunicación desde la antena al teléfono. A este sentido se le denomina "downlink" o "downstream". El otro sentido, del teléfono a la antena, se le denomina "uplink" o "upstream". Para este sentido se utiliza una frecuencia distinta. El estándar LTE TDD utiliza solo una frecuencia para los dos sentidos. Para hacer esto teléfono y antena se reparten el tiempo. Durante un tiempo la transmisión es "downlink" y al instante siguiente es "uplink". Estos cambios son muy rápidos y el efecto para el usuario es que la transmisión se realiza en los dos sentidos. El tiempo asignado a cada sentido depende de la cantidad de datos a transmitir por lo que se consigue una utilización muy eficiente del espectro radioeléctrico. El estándar FDD LTE tiene más capacidad ya que utiliza una frecuencia por sentido pero muchas veces uno de los sentidos, normalmente el "uplink", suele estar "ocioso" y se está desperdiciando su capacidad. Como se ha indicado anteriormente el estándar utilizado es transparente para el usuario y cualquiera de los dos está soportado por los terminales.

CSFBSon las siglas de "Circuit Switching

Fall Back". La red LTE es una red pura de conmutación de paquetes y solo se pueden

realizar conexiones de datos. Está previsto en el futuro realizar llamadas de voz sobre LTE utilizando VoLTE (Voice over LTE o Voz sobre LTE). Mientras esto llega nuestro teléfono realiza un rápido cambio a 2G o 3G para realizar la llamada de voz volviendo a LTE cuando finalizamos la llamada. Por ahora VoLTE solo se utiliza en pruebas por lo que CSFB es la técnica generalizada en los teléfonos LTE.

VoLTE"Voice over LTE" o "Voz sobre

LTE". Es el sistema que nos permitirá realizar llamadas de voz sobre la tecnología 4G o LTE. VoLTE utiliza tecnologías ya consolidadas para llamadas de voz en internet como el protocolo SIP y el sistema IMS. Sin embargo, en las redes móviles, todavía no se ha conseguido un funcionamiento óptimo ya que la capacidad de nuestra conexión varía mucho en función de la cobertura y, a veces, se producen desvanecimientos de la señal. VoLTE son las técnicas para adaptar estas tecnologías ya consolidadas en internet a las características de las redes móviles centrado exclusivamente en 4G. Como se ha indicado en el apartado anterior todavía está en fase de pruebas y los operadores utilizan generalizadamente CSFB.

LTE AdvancedCuando todavía no se han

desplegado totalmente las redes LTE ya está disponible la tecnología LTE Advanced. Esta evolución es lógica y similar a cuando se aplicaron las tecnologías HSPA a UMTS (Se pasó de 3G a 3.5G y 3.75G). En este caso nadie se ha atrevido a poner decimales a 4G y se denomina simplemente LTE Advanced.Para alcanzar una mayor velocidad se utiliza una modulación más eficiente, la tecnología MIMO (Multiple Input Multiple Output) que utiliza dos, tres o cuatro antenas funcionando simultáneamente, tanto en el teléfono como en la base del operador. Adicionalmente, también permite el uso de varias bandas simultáneamente

sumando la capacidad que el dispositivo consigue en cada una de ellas. El objetivo es llegar a una velocidad de 3 GBps en la recepción y 1.5 GBps en la transmisión del dispositivo.

5GActualmente el foco de todos los

operadores es el despliegue de las redes 4G o LTE, pero ya se está hablando de la siguiente generación de telefonía móvil que sería la quinta generación. Por ahora solo son ideas y propuestas ya que, por ahora, no hay ninguna tecnología relevante que suponga un cambio radical que justifique hablar de una nueva generación. Por ahora muchas nuevas ideas se están aplicando en LTE Advanced y los operadores tienen desplegadas 3 generaciones funcionando simultáneamente. Por ahora deberemos esperar para ver la quinta generación de telefonía móvil.

AntenaEn realidad son raros los casos en

los que se utiliza una sola antena. Lo normal es denominarlos site o emplazamiento. En cada emplazamiento hay conjunto de antenas con el objetivo de dar cobertura a más usuarios. El emplazamiento normal tiene tres antenas direccionales, cada una de ellas da cobertura a un sector circular de 120 grados entorno a la antena. Este conjunto, sobre todo en los comienzos de la telefonía móvil, es muy aparatoso pero la razón simplemente es que la antena sea muy direccional. La potencia emitida no supera los 100 W por lo que a veces tenemos en nuestra casa bombillas más potentes. El emplazamiento es la parte más cara para los operadores ya  que tienen que compensar económicamente al dueño del edificio y tienen que ser muchos. Dependiendo del tamaño del país se pueden tener fácilmente de 10.000 a 20.000 emplazamientos.

CeldaRealmente, el elemento que nos da

cobertura es la celda. Cada una de las

antenas de un emplazamiento cubre un sector circular denominado celda. Además, si en el mismo sector circular tenemos varias tecnologías (2G, 3G, LTE), cada una es una celda distinta aunque coincidan en el espacio. Es el mismo caso si tenemos la misma tecnología en dos bandas distintas serían dos celdas diferentes. Por ejemplo 2G en la banda de 900 MHz y en la banda de 1800 MHz. Serían celdas distintas incluso si tienen la misma antena física. Un teléfono o dispositivo móvil solo están conectados a una celda aunque mantiene información de todas las celdas próximas por si pierde la cobertura y tiene que conectarse a otra.

CoberturaEn realidad la cobertura que da una

celda está más limitada por el teléfono que por la antena de dicha celda. La potencia de una celda puede llegar hoy en día hasta los 100 W y está en un lugar elevado por lo que puede llegar muy lejos. Sin embargo el teléfono emite con 1 o 2 W dependiendo de la banda y suele estar en un bolsillo o en un bolso lo que limita mucho su capacidad de llegar hasta la antena de la celda. Por lo tanto, los mayores problemas en la comunicación se producen desde el teléfono a la antena del operador. Por lo tanto cualquier cosa que mejore la comunicación en el teléfono mejora la cobertura. Por ejemplo utilizar un auricular que nos permite hablar y colocar el teléfono separado de nuestro cuerpo y en un sitio fijo. Hay teléfonos que permiten una antena externa que, colocada sobre el techo de un coche, aumenta mucho la capacidad de transmisión de nuestro teléfono. Otro punto a tener en cuenta es que las bandas de 700 MHz a 900 MHz permiten transmitir a 2 W mientras que el mismo teléfono en otras bandas solo puede transmitir con 1 W de potencia. Por lo tanto se tendrá mejor cobertura en las bandas de 700 MHz a 900 MHz que en otras bandas de frecuencia superior.

BandaSe denomina banda al rango de

frecuencias asignado, en este caso, para la telefonía móvil. Los gobiernos de cada país asignan en régimen de concesión por un tiempo a varias empresas el uso de esa banda. A cada empresa se le asigna un parte fija de esa banda y nadie más puede utilizarla. Normalmente la banda se identifica con la frecuencia central aunque realmente es un rango de frecuencias. En el caso de la banda de 900 MHz el rango, dependiendo del país, va desde 890 MHz a 915 MHz. Inicialmente el sistema GSM comenzó en la banda de 900 MHz y en la banda de 1900 MHz en Estados Unidos (La banda de 900 MHz estaba ocupada). Posteriormente se utilizó la banda de 1800 MHz para dar más capacidad al sistema GSM. UMTS comenzó en la banda de 2100 MHz y actualmente GSM está dejando libre parte de la banda de 900 MHz en beneficio de UMTS. Esto está mejorando en gran medida la cobertura de UMTS ya que, como hemos indicado en el punto anterior, la banda de 900 MHz es la que mejor cobertura da. También ahora llega LTE y necesita también su espacio. LTE está utilizando la nueva banda de 800 MHz (que deja libre la banda de televisión), la de 1800 MHz (menos espacio para GSM y la banda de 2600 MHz (Ocupando hasta ahora por otras tecnologías como WIMAX o punto a multipunto). Una banda peculiar bastante utilizada en América es la banda AWS (Advanced Wireless Service). Utiliza la banda de 1700 MHz para la comunicación del teléfono a la antena y la banda de 2100 MHz para la comunicación de la antena al teléfono. Por regla general cualquier tecnología funciona en cualquier banda y son los gobiernos de los países los que realizan esta asignación. Los operadores procuran emitir en la frecuencia más baja posible ya que la cobertura es mayor y eso le permite poner menos antenas. Pero esto no siempre es posible ya que la banda puede estar ocupada por otras tecnologías más antiguas o directamente no ha podido comprar la licencia necesaria. Esto se está

notando sobre todo en la tecnología LTE que es la última que ha llegado y está ocupando los huecos que quedan libres. Según los países hay una gran disparidad de bandas utilizadas. Debemos comprobar tanto la tecnología como la banda en la que se emite a la hora de comprar un teléfono o cuando viajamos ya que los teléfonos solo soportan cada tecnología en unas bandas concretas. Para más información consultar en la página cobertura.

Small cellsLiteralmente celdas pequeñas. La

diferencia está en que estas celdas están pensadas para oficinas, negocios, aeropuertos, etc. La cobertura que dan es pequeña y su objetivo es dar cobertura a zonas donde difícilmente llega la cobertura tradicional. Están pensadas para 3G y 4G y sería el operador el encargado de su despliegue, por supuesto, con el consentimiento del propietario del edificio. Una utilidad muy interesante es la de dar cobertura a zonas con muchas afluencia de personas. Estos equipos son pequeños y se pueden instalar, por ejemplo, en las farolas de la calle por lo que son muy fácil de desplegar. Hay que tener en cuenta que el mayor gasto de una antena es el pago que se debe realizar al propietario del edificio donde va instalada. En el caso de una small cell la instalación es muy sencilla y se puede instalar en el mismo mobiliario urbano o en sitios donde el propietario no suele cobrar por permitir la instalación.

SON"Self Organizing Networks" o redes

que se organizan por si solas. Actualmente el diseño y optimización de las redes móviles es muy complejo. Por un lado las distintas antenas interaccionan entre si y se deben configurar para que tengan información de las antenas cercanas para permitir que el equipo móvil vaya cambiando de un antena a otra sin que se interrumpa la conversación. Por otro lado las personas se mueven libremente y, a veces, se concentran en lugares no

esperados. Por el día están en su oficina, tarde y noche en su casa, conciertos, manifestaciones. El objetivo de las redes SON es que la red se vaya adaptando a estos cambios por si sola con una mínima intervención del personal del operador. SON será en breve una cualidad o característica de los nuevos sistemas que se instalarán en las redes móviles de los operadores.

Dividendo DigitalLa banda de televisión UHF (Ultra

High Frequency) comprende desde 470 MHz hasta 862 MHz dividida en canales separados 8 MHz numerados del canal 21 al canal 69. Las emisoras de televisión analógica tienen asignados canales por los que pueden emitir pero siempre debe haber uno o varios canales de separación para evitar interferencias. Por lo tanto las emisiones de televisión analógica realizan una gran ocupación de esta banda no solo por los canales realmente ocupados sino también por los canales de guarda que se deben dejar libres. Hoy en día se está realizando la migración en muchos países a la televisión digital con el estándar DVB-T. Este estándar permite que cada canal de la banda UHF se pueda utilizar para cuatro canales de televisión digital. Además no es necesario dejar ningún canal de guarda y se pueden utilizar canales consecutivos. Por lo tanto hay una utilización mucho más eficiente de los canales y esto permite dejar los canales más altos para las bandas de telefonía móvil de 700 MHz, 800 MHz y 850 MHz. A esta liberación de la banda de televisión en beneficio de la telefonía móvil se la denomina dividendo digital. MBMS

Es la abreviatura de "Mobile Broadcast Multicast Service". Consiste en mandar dentro de la señal 3G una emisión de televisión con una definición menor para no restar mucha capacidad a la celda. La emisión sería similar a una conexión de datos pero en modo broadcast. Esto quiere decir que la emisión es de la antena a todos

los dispositivos que estén conectados pero sin ninguna respuesta. Los dispositivos reciben esta comunicación continuamente y pueden utilizarla para mostrar uno de los canales o ignorarla. Como no hay respuesta hacia la antena el consumo de batería no se incrementa demasiado. Esta tecnología ha sido retrasada varias veces y, prácticamente, no ha sido utilizada por ningún operador ya que resta demasiada capacidad a las celdas.

eMBMSEs la evolución de la tecnología

MBMS. Con la llegada de la tecnología LTE con una capacidad de comunicación de datos muy superior el impacto de emitir varios canales de televisión no es tan alto y esta tecnología ha vuelto a resurgir con el nombre eMBMS "enhanced Mobile Multicast Service" o MBMS mejorado. Lo operadores están bastante avanzados en sus pruebas y este servicio estará disponible en poco tiempo. La emisión será de alrededor de 5 canales de televisión con una capacidad de 1 MBit/S por canal. La definición de estos canales será inferior a la de la televisión digital terrestre que tiene una capacidad de 5 MBit/S normalmente y de 20 MBit/S en alta definición.

Wifi OffloadEs otra de las tecnologías de las que

se han hecho muchas pruebas en los operadores pero que no ha tenido un desarrollo comercial por diversas razones. La idea está basada en que la inmensa mayoría de los teléfonos móviles permiten la conexión a redes Wifi. Para descargar la red móvil el operador instalaría una serie de puntos Wifi en lugares especialmente sobrecargados como aeropuertos o estaciones. El usuario no necesitaría introducir ninguna clave ya que se utiliza la información de la SIM del teléfono para validar el usuario. El teléfono cambiaría automáticamente de la red móvil a la red Wifi descargando la red móvil e incluso aumentando la velocidad de conexión ya que las redes Wifi tienen mayor velocidad.

La razón por lo que no se utiliza es principalmente económica. Estas redes Wifi tienen un coste también y, con esta tecnología, es difícil repercutirlo al usuario. Los operadores han preferido cobrarlas aparte. Normalmente el usuario se conecta y es redirigido a una página web donde especifica el medio de pago o las condiciones de utilización. En este caso no podemos hablar de "Wifi offload" si no de un servicio Wifi totalmente independiente de la red móvil.

Resultados A través de la investigación realizada, podemos constatar diversos resultados obtenidos en relación a las redes móviles. En la actualidad poseemos redes móviles en cualquier parte del mundo, ofreciéndonos así servicios de alta necesidad para el ciudadano común en este mundo globalizado, asumiendo también, que tanto aspectos positivos como negativos están implícitos en este tipo de comunicación.

ConclusiónConforme sigan pasando los años, la

tecnología móvil será cada vez más rápida y accesible para muchos usuarios, pudiendo llegar incluso según estudios, a que el 95% de las personas mayores a 65 años para el año 2020 utilizará este tipo de tecnología estudiada. Esto ha llevado a realizar numerosos estudios médicos para la verificación de posibles daños a la salud de esta forma de comunicación. Numerosos organismos como la Organización Mundial de la Salud, la Comisión Europea, la Universidad Complutense de Madrid, la Asociación Española Contra el Cáncer, el Ministerio de Sanidad y Consumo de España, o el Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España han emitido informes que descartan daños a la salud debido a las emisiones de radiación electromagnética, incluyendo las de los teléfonos móviles. No obstante existen estudios que indican lo contrario como el publicado en

2003 por el TNO (Instituto Holandés de Investigación Tecnológica), que afirmaba que las radiaciones de la tecnología UMTS podrían ser peligrosas, (aunque otra investigación de la Universidad de Zurich, que utilizó hasta 10 veces la intensidad utilizada por el estudio del TNO, arrojó resultados contrarios). También hay numerosos estudios que investigan la posible asociación entre la presencia de antenas de telefonía celular y diversas enfermedades con lo que podemos concluir que las redes móviles son un avance extraordinario de la humanidad, pero a la vez podría convertirse en un mal necesario para el desarrollo de las naciones si esta masificación de las comunicaciones prevista para años futuros, conlleva a la proliferación de enfermedades que incluso podrían ser mortales.

Referencias Bibliográficas

www.emfexplained.info/spa/?id=25195 es.wikipedia.org/wiki/Telefonía_móvil Introducción a Servicios de Telefonía Fija Corporativa, MOVISTAR Redes Móviles Celulares, Hugo CAMPOS POLO

Datos de Contacto: Luis Mier y Terán. UNEFA. luismieryteran5@hotmail.comFreddy Rivero. UNEFAraider_265@hotmail.com

Tablas

Tabla 1. Fabricantes de Sistemas Operativos

Figuras

Figura 1. Comparativa de las Redes de Telefonía

Figura 2. Tendencia de Uso de Redes Móviles

Figura 3. Forma de conexión de las redes móviles

Figura 4. Conexión de redes móviles