Tercera G eneración de telefonía móvil .


Los servicios asociados con la tercera generación proporcionan la posibil idad para transferir tanto voz y datos (una llamada telefónica) y datos no - voz (como la descarga de programas , intercambio de correo - e , y mensajería instantánea ). Como sistema e mergente, es muy importante establecer las estrategias adecuadas para lograr una migración apropiada , es decir, los sistemas 3G deben de incluir al mismo tiempo las funcionalidades de 2.5G y 2G. La figura 1 muestra la evolución de las redes celulares hasta 3G.


Fig. 1. Evolución de las redes celulares hasta 3G EDG E 144kbps CDMA 2000 1X UMTS TDMA IS - 95 A 1xEV - DO IS - 95 B GSM PDC CDMA 2000 3X G PRS HSCSD WCDMA 28 kbps 115 kbps 57.6 kbps 384 kbps 2 Mbps 14.4 kbps 64 kbps 144 kbps 2.4 Mbps 2 Mbps Su evolución requiere complet o cambio de infraestructura Su evolución requiere un mejoramiento de infraestructura Evolución de las Redes Celulares Con frecuencia escuchamos 3G siendo discutida con altas velocidades, pero un sistema 3G está definido por la Unión Internacional de Telecomunicaciones, por medio de una r ecomendación , la ITU - R - M687 - 2 sobre los sistemas 3G o Telecomunicaciones Móviles Internacionales 2000, (IMT - 2000) y esta recomendación incluye los siguientes puntos: Una Calidad de Servicio (QoS) equiparable a las redes de voz fijas.


Un desarrollo en armó nico con los anteriores estándares soportando tasas de bits hasta 2 Mbps Una arquitectura flexible, la cual permita fácilmente implantar nuevas aplicaciones. Por supuesto que estas recomendaciones incluyen muchos detalles, y las compañías involucradas está n de acuerdo en que tales detalles son por ejemplo, una administración de multimedia flexible, acceso a Internet, acceso paquetizado de costo efectivo, servicios de mejor oferta, etc. De lo anterior, podemos observar que una herramienta diaria y de gran i mportancia es el acceso a Internet por lo que resulta, de igual forma, muy impo rtante definir un sistema de área amplia que sea capaz de utilizar todos estos servicios.


Así entonces, el reto fue la migración hacia una arquitectura donde todos los beneficio s se mantengan aún con el QoS de los sistemas 2G. La visión de 3G no solamente se enfocó en los servicios de Internet, más bien el acceso a todos los servicios a cualquier hora, en cualquier lugar, a cualquier dispositivo, es decir, comunicación de todo lo que se mueva con todo lo que se mueva, comunicación humano - máquina, máquina - máquina, humano - cosa, máquina - cosa. Así entonces, es posible decir , que l as tecnologías de 3G son la respuesta a la especificación IMT - 2000 de la Unión Internacional de Telecomunicaciones .


El estándar UMTS ( Universal Mobile Telephone System ) , Sistema telefónico Móvil Universal ) está basado en la tecnología W - CDMA . UMTS está gestionado por la organización 3GPP, también responsable de GSM , GPRS y EDGE . Fig.


2. Arquitectura abierta en capas de 3G Más allá de 3G & la 4G Más allá de las 3G, es una serie de tecnologías y protocolos tales como Wi - Fi y WiMax, que funciona con la tecnolog ía de Internet, es decir, que todo intercambio de información se hace bajo el protocolo TCP/IP - el mismo del Internet - y no le interesa que tipo de radiofrecuencia es la que hace el enlace físico. Así, en Estados Unidos, el enlace es con Wimax ( OFDM , Orthogonal Frequency Division Multiplexing ), en Japón es VSF - Spread OFDM,y en Europa se espera el Flash - OFDM, todos variantes de un mismo estándar.


Más allá de 3G, que aunque el IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) no se ha pronunciado sobre de esto , se le conoce como 4G, cua rta generación de tecnologías de telefonía móvil . ¿Qué es lo que hace diferente o que ventajas tiene 4 G en comparación con las anteriores tecnologías? Se ha logrado la transmisión en paquetes en el enlace de bajada con el móvil en movimiento a una veloc idad de 20 Km/h de 2.5 Gbps.


El operador ha mejorado el comportamiento aumentando el número de antenas de transmisión MIMO ( Multiple Input Multiple Output ) de 4 a 6, y usando una modulación 64 - QAM. La eficiencia en el espectro en frecuencia, la cual es e xpresada como bits de información por segundo por Hertz, ha sido también incrementada de 10 bps/Hz a 25 bits (2.5 Gbps/100 MHz=25 bps/Hz). Este es el máximo valor de eficiencia en el espectro en frecuencia para 4G definido por el proyecto de investigación europeo Winner.


Eric sson ha llevado a cabo una demo stración de l a técnica de HS D PA , ( High Spe ed Downlink Packet Access , Acceso de Paquetes de Alta Velocidad en el Enlace de Bajada ) , la cual puede doblar la velocidad en el enlace de bajada hasta 28 Mbps . D e igual forma H S PSA provee tasas de datos hasta de 14 Mbps en el enlace de bajada y de 5.8 Mbps en el enlace de subida. Cabría mencionar que 3.5G es la evolución de la tecnología 3G usando HSDPA que permite velocidades de bajada de hasta 14 Mbps.


También cabe mencionar nuevamente que 3.75G, es la evolución de la tecnología 3G usando HSUPA ( High Speed Uplink Pac ket Access , Acceso de Paquetes de Alta Velocidad en el Enlace de Subida ) que permitirá veloc idades subida de hasta 5.8 Mbps pero solo en 3G. Así que podemos, observar que se tiene 3.5 G en el enlace de bajada y 3.7 G en el enlace de subida. Fig.


3 . Red Celular Las plataforma móviles de Ericsson son las conocidas como U350 y la U360, consideradas como las más pequeñas y más poderosas plataf ormas HSDPA. Estas plataformas la U350 y la U360 incorporan el receptor tipo RAKE (peine) para proveer altas tasas de datos enriqueciendo así las áreas de cobertura y de capacidad de las células.


Por otra parte, a la compañía TOPEX se le considera la pri mera que ha presentado el primer Ruteador de Banda Ancha Inalámbrico HDSPA. El nuevo ruteador es un dispositivo conocido como cTodo en Uno d, que sirve al mismo tiempo, como terminal para llamadas de voz simultáneas y de acceso a Internet, así como Punto de Acceso a WiFi ( Wireless Fidelity , Fidelidad Inalámbrica), Ruteador VPN( Virtual Path Network , Red de Ruta Virtual), Servidor LAN ( Local Area Network , Redes de Area Local) y servidor de vigilancia de video. WiMax WiM ax (del inglés W orldwide I nteroperabil ity for M icrowave A ccess , Interoperabilidad Mundial para Acceso por Microondas ) es un estándar de transmisión inalámbrica de datos (802.MAN) proporcionando accesos concurrentes en área s de hasta 48 kilómetros de radio y a velocidades de hasta 70 Mbps , utilizando tecnología que no requiere visión directa con las estaciones base.


Integra la familia de estándares IEEE 802.16 y el estándar HyperMAN del organismo de estandarización europeo ETSI . El estándar inicial 802.16 se encontraba en la banda de frecuencias de 10 - 66 GHz y requería torres LOS ( Line of sight , Línea de Vista ) . La nueva versión 802.16a, ratificada en marzo de 2003 , utiliza una banda del espectro más estrecha y baja, de 2 - 11 GHz, facilitando su regulaci ón.


Además, como ventaja adicional , no requiere de torres donde exista enlaces del tipo LOS , sino más bien del despliegue de estaciones b ase (BS) formadas por antenas emisoras/receptoras con capacidad de dar servicio a unas 200 estaciones suscriptoras (SS) que pueden dar cobertura y servicio a edificios completos. Fig. 4 .


Familia de estándares IEEE 802.16 Esta tecnología de acceso transf orma las señales de voz y datos en ondas de radio dentro de la citada banda de frecuencias. Está basada en OFDM , y con 256 subportadoras puede cubrir un área de 48 kilómetros permitiendo la conexi ón sin línea vista, es decir, con obstáculos interpuestos, con capacidad para transmitir datos a una tasa de hasta 75 Mbps con una eficiencia espectral de 5.0 bps/Hz y dará soporte para miles de usuarios con una escalabilidad de canales de 1,5 MHz a 20 MHz . Este estándar soporta niveles de servicio ( SLAs ) y calidad de servicio ( QoS ).


WiMax se sitúa en un rango intermedio de cobertura entre las demás tecnologías de acceso de corto alcance y ofrece velocidades de banda ancha para un área metropolitana. Por otra parte, podemos mencionar que una de las aplicaciones de WiMax s e da en la fabricación de automóviles eléctricos con conexión WiMax. Los primeros vehículos deportivos eléctricos tendrán conectividad WiMax de serie.


Los va a fabricar una empresa de Mónaco, Venturi Automobiles, que pretende así poder realizar un mantenim iento a distancia e incluso controlar la situación del coche en todo momento. Su nombre, Fétish . Tendrá dos procesadores Intel XScale encargados de controlar las baterías, un reproductor iPod y un GPS .


Desarrollado por Samsung, WiBro ( Wireless Broadband , Banda Ancha Inalámbrica) es un Tecnología M óvil WiMAX que excursiona en la banda ancha móvil con un acceso hasta de 20/30 Mbps con el móvil en cmovimiento d. Durante los Juegos Olímpicos de Invierno en Torino en el año 2006, Samsung y Telecom Italia demostraron los servicios WiBro. Aún más, la c ompañía KDDI anunció que ha completado exitosamente sus intentos con el Sistema WiMax móvil, el primero en Japón en ser construido en acuerdo con IEEE802.16e, en el área central de Osaka.


Estos ensayos verificaron la funcionalidad de WiMax móvil en un ambi ente urbano demostrando prácticas comunicaciones rápidas, un chandover d (paso del móvil cuya cobertura pertenece a una estación base o área de célula, a otra estación base, sin pérdida de la señal) de alta velocidad y segura entre estaciones base. Una plat aforma WiMax móvil es estable, de alta seguridad en comunicaciones en ambientes no fijos a velocidades del móvil menores a 120 Km/h. Debido a que una estación base cubre un área con un radio de varios kilómetros, el sistema es adecuado para proveer servic io en un ambiente urbano.


Se ha confirmado que WiMax móvil tiene la capacidad de convertirse en una plataforma que se complementará con sistemas telefónicos móviles de Tercera Generación, 3G, en áreas urbanas. Fig. 5 .


El concepto de chandover d Fig. 6 . Sistema WiMax Punto a Punto, Punto a Multipunto Así mismo, la compañía Sistemas de Radio Frecuencia (RFS) ha desarrollado un sistema de antenas adaptativo cWiMax Ready d.


Entre las características del nuevo sistema cuenta con un preciso haz de radiación principal del patrón de radiación producido, así como una reducción considerable de interferencia entre célula y célula. El corazón de este sistema es un arreglo de antenas de cuatro elementos. La flexibilidad del haz de radiación se logra aplicando una modulación en amplitud y fase a cada elemento.


Como resultado, la forma del haz de radiación puede ser modificada en respuesta al tráfico que experimente el usuario y a la aparición de fuentes de interferencia. Otros Estándares Ericsson y VimpelCom han demostrado el uso del estándar 3GPP ( 3rd Generation Partnership Project) basado en voz comprimida y señalización sobre IP (SIGTRAN) en una red GSM comercial. Dentro del medio de las comunicaciones móviles se considera que la compresión de voz sobre IP es el paso fundamental en la migración a una red IP eficiente y que reduce considerablemente los requerimientos de transmisión.


Fig. 7 . Radio Canales WiMax IP en 3G, está basado en paque tes, lo cual en términos sencillos, significa que los usuarios puede n estar cen línea d todo el tiempo pero sin tener que pagar hasta que hagamos verdaderamente una transmisión de dato s.


La naturaleza csin conexión d de IP realiza el acceso mucho más rápido ya que la descarga de archivos toma solo unos segundos y nos podemo s conectar a nuestra red con solo un clic. 3G tiene soporte de conmutación de paquetes IP y soporte IP para videojuegos, comercio electrónico, video y audio. Así mismo , Cell Antenna ha anunciado la puesta en marcha el Sistema Repetidor Celular de Desplieg ue Rápido de Banda Doble, RDCRS por sus siglas en inglés.


Este equipo permite a las agencias gubernamentales y a otros usuarios el incremento de señales de celular en áreas externas y de ambiente interior que podrían no tener una adecuada cobertura de seña l celular dado a desastres naturales o causas relacionadas con terrorismo. Diseñado espec ífic amente para su uso en centros de operación de emergencia y vehículos de respuesta, el RDCRS facilita la comunicación celular en áreas de aproximadamente 15,000 pie s cuadrados, asegurando que los radio receptores dentro de esa ár ea recibirán de forma confiable señales de celular claras en condiciones de bajo nivel de señal. Teléfonos m óviles, la r adiación y su impacto en la salud El Instituto de Investigación en Cáncer y la Universidad de Leeds no encontraron una relación entre el uso del teléfono y el crecimiento de l c glioma d , el tipo más común de tumor cerebral.


Sin embargo, los investigadores admiten en sus estudios, que donde el tumor ocurrió fue en el lado d e la cabeza con el cual se utilizó para h acer llamadas. Los investigadores del Instituto Nacional de Suecia menciona n que el uso intensivo del teléfono móvil durante 10 años incrementa el riesgo de tumores cerebrales. Así mismo también mencionan que aquel los que empezaron el uso del teléfono antes de los 20 años presentan mayor riesgo.


Y aún más, el riesgo aumenta en aquéllos que han usado su teléfono por más de 2000 horas durante un periodo de 10 años. Así también se ha encontrado que los teléfonos móvile s y otros dispositivos portátiles electrónicos representan un peligro a la operación normal de los instrumentos electrónicos clave en los aviones. Estos dispositivos pueden perturbar especialmente a los receptores GPS.


Cuando los teléfonos móviles son ut ilizados cerca de algunos aparatos médicos (incluyendo marcapasos, implantes tipo desfibrilador y algunos audífonos) existe la posibilidad de causar interferencia. Aunque a decir verdad, los mayores daños a la salud son los provocados por accidentes debi do a la imprudencia de las personas utilizando su teléfono celular cuando se encuentran conduciendo su automóvil. Fig.


8. Arquitectura de Red 4ª. Generación El Futuro con Más Allá de 3G Este futuro no tardará mucho en estar presente, algunos países c omo China ya han hecho pruebas exitosas con 4G.


Por lo que bien cabe la pregunta: ¿Qué se espera con la tecnología con Más Allá de 3G? Se puede mencionar lo siguiente: La tasa de transferencia comercial que tendrán los primeros tel éfonos 4G es de alrededo r de 4 Mbps y en corto plazo, 20 M bps. Con este ancho de banda es posible la videoconferencia , descarga de películas, canciones, correo electrónico, páginas web y por supuesto, para hablar por teléfono.


Con esta capacidad, las llamadas telefónicas serán p rácticamente gratis. Llamadas sin cuotas mensuales, sin establecimiento de llamada, con tarifas por minuto reducidas, sólo se pagará por los minutos que se hable, y la posibilidad de llamar gratis a cualquier usuario a través de Internet. El teléfono 4G tendrá más que suficiente memoria , ya sea en disco duro o en chip, de entre 20 a 100 Gigabytes, y servirá como videoteléfono, teléfono, navegador de Internet, mensajero instantáneo , correo electrónico, media play er, videocámara, cámara o como modem para l aptop .


Conclusión Para terminar, podemos reflexionar y darnos cuenta que la tecnología evoluciona de forma acelerada, y que está presente en nuestra vida cotidiana. Los jóvenes de hace 20 años se ilusionaban con poseer una computadora en casa, los jóve nes actuales la tienen en sus bolsillos y que incluso no tienen la necesidad de plantearse preguntas que generaciones anteriores tuvieron que resolver , pero que nuevas necesidades y problemas de su tiempo se presentan y necesitan solución. L as comunicacio nes móviles son una muestra de lo anterior mencionado , se abren como un abanico para ser investigadas y desarrolladas, se plantean problemas complejos , pr eguntas y retos, y las soluciones a éstas , deben de ser atrevidas , y buscadas por personas b rillante s, y de igual forma atrevidas .


Es un hecho que la voluntad, el tesón, la curiosidad, la investigación y el deseo de avanzar son los factores que permiten a un individuo y a la nación a la cual pertenecen, en este nuevo esquema de globalización y de alta c ompetencia, alcanzar un alto grado de desarrollo. Re ferencias [1 ] Xia H., Bertoni L ., Maciel L., cRadio Propagation Characteristics for Line of Sight Microcellular and Personal Communications d, IEEE Transc. On Antennas and propagation, vol.


41, No. 10, October 1993. [2 ] Rappaport, T.


cWireless Communications Principles and Practice d, chap . 3, page 80, 1996, New Jersey, Prentice Hall . [3 ] Anderson H., cA Ray Tracing Propagation Model for Digital Broadcast Systems in Urban Areas d, IEEE Transc.


On Broadcasting, Vol. 39, No. 3, September 1993.


[4 ] IEEE Std. 802.11I - 2004, c IEEE Standard for Information Technology: Telecom and Information Exchange between Systems, LAN/MAN - S pe cific Requirements Part 11:Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specification, Amendment 6: MAC Security Enhancements, d 2004. [5 ] IEEE Std.


802.11B - 1999, d IEEE Local and Metropolitan Area Networks, Specific Requirements Part 11:Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, Higher Speed Physical Layer (PHY) Extension in the 2.4 GHz band, d 1999. [6] IEEE Std. 802.15.1 - 2002, c IEEE Standard for Information Technology, Telecommunications and Information Exchange between Systems Local and Metropolitan Area networks:Specific Requirement Part (PHY) Specifications for Wireless Personal Area Networks d 2002.


Biografía Salvador Ricardo Meneses González. Communications and Electronic Engineer from ESIME IPN (1981). M.


S. E . degree in electrical engineering from Centro de Investigaci ón y de E st udios A vanzados del IPN.


He i s actually prof essor in the Electromagnetics Academy of the Department of Communications and Electronic Engineering of the ESIME Zacatenco , IPN.

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