MONOGRAFIA ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PRINCIPALES TECNOLOGÍAS PARA ENVÍO Y TRANSMISIÓN DE DATOS EN REDES MÓVILES PARA EL AÑO 2016

MONOGRAFIA ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PRINCIPALES TECNOLOGÍAS PARA ENVÍO Y TRANSMISIÓN DE DATOS EN REDES MÓVILES PARA EL AÑO 2016 CARLOS ANDRES GARCIA JEYFERSON OSORIO DIAZ UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PEREIRA FACULTAD DE INGENIERIAS PROGRAMA DE INGENIERIA DE SISTEMAS Y COMPUTACION PEREIRA 2011 1

MONOGRAFIA ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PRINCIPALES TECNOLOGÍAS PARA ENVÍO Y TRANSMISIÓN DE DATOS EN REDES MÓVILES PARA EL AÑO 2016 CARLOS ANDRES GARCIA JEYFERSON OSORIO DIAZ Monografía para optar al título de Ingeniero de Sistemas y Computación Asesor OMAR IVAN TREJOS BURITICÁ Ingeniero de Sistemas UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PEREIRA FACULTAD DE INGENIERIAS PROGRAMA DE INGENIERIA DE SISTEMAS Y COMPUTACION PEREIRA 2011 2

CONTENIDO Pág. Lista de Tablas..5 Lista de Figuras 6 1. GENERALIDADES 1.1. Titulo...7 1.2. Formulación del problema...7 1.3. Justificación...9 1.4. Objetivo general y específicos 1.4.1. Objetivo general...10 1.4.2. Objetivo Específicos...11 1.5. Marco referencial...11 1.5.1 Marco histórico.. 11 1.5.2 Marco conceptual...12 2. TECNOLOGÍA PARA DISPOSITIVOS MÓVILES 2.1. Telefonía móvil...16 2.1.1. Concepto básico de radio celular... 16 2.1.2. Componentes principales de un sistema de telefonía celular 18 2.1.3. Las técnicas de acceso múltiple... 20 2.1.3.1. FDMA.20 2.1.3.2. TDMA.21 2.1.3.3. CDMA 21 2.2. Evolución de los sistemas de telefonía móvil 2.2.1. Redes de telefonía analógica...23 2.2.2. Redes de telefonía digital..23 2.2.2.1. Primera generación....23 2.2.2.2. Segunda generación...25 3

2.2.2.3. Generación 2.5......27 2.2.2.3. Tercera generación... 29 2.2.2.4. Cuarta generación...32 2.3. Fabricantes 2.3.1. Plataformas (Sistemas Operativos)..35 2.3.2. Celulares Smartphone y Tablet...37 3. ESTABLECIMIENTO DE CRITERIOS COMPARATIVOS 3.1. OFDM y OFMA...42 3.2. WIMAX.44 3.2.1. Técnicas avanzadas en WIMAX móvil.45 3.2.2. Antenas inteligentes 45 3.2.3. MIMO.46 3.2.4. Ventajas de WIMAX...47 3.2.5. Arquitectura de red WIMAX...48 3.3. LONG TIME EVOLUTION (LTE) 3.3.1. Definición LTE..51 3.3.2. Arquitectura LTE...52 3.3.3. Características...55 4. APORTES, CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES 4.1 Aportes..57 4.2 Conclusiones. 60 4.3 Recomendaciones.62 5. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS..63 4

LISTA DE TABLAS Tabla 1. Área dispositivos móviles universidades eje cafetero...9 Pág. Tabla 2. Comparación de las generaciones de telefonía móvil...34 Tabla 3. Ventas mundiales de Smartphone a usuarios finales por el sistema operativo...36 Tabla 4. Comparación entre los dispositivos Smartphone...37 Tabla 5. Comparación entre los Tablet...40 Tabla 6. Comparación entre tecnologías WIMAX y LTE...56 Tabla 7. Principales características entre las generaciones de telefonía celular 59 Tabla 8. Principales características entre estándares de la cuarta generación (WIMAX Y LTE)..60 5

LISTA DE FIGURAS Figura 1. Tablets y Smartphone...37 Pág. Figura 2. Arquitectura de red WIMAX...49 Figura 3. Arquitectura completa de sistemas LTE...53 6

CAPITULO 1. GENERALIDADES 1.1. TITULO Análisis comparativo de las principales tecnologías para envío y transmisión de datos en redes móviles para el año 2016 1.2. FORMULACION DEL PROBLEMA La sociedad contemporánea es testigo en la actualidad de la forma como avanza de manera acelerada el tema de las comunicaciones en el mundo, donde día a día las grandes firmas proporcionan diversos mecanismos, elementos y nuevas tendencias tanto en la forma como se transmiten los datos como las herramientas que se utilizan sobre esta estructura. Dentro de este contexto cabe denotar que en países como los inscritos a la unión europea, o los estados unidos u otros países desarrollados han adoptado la utilización de las redes 4g mientras que en países como el nuestro apenas incursionamos en las tecnologías implementadas sobre las redes de tercera generación como lo es la gsm. Por otra parte es de importancia denotar que a pesar de que la telefonía móvil ha satisfecho bastante de las necesidades de comunicación de los seres humanos aun encontramos algunos aspectos que presentan limitaciones sobre esta estructura como por ejemplo lo es la conectividad intermitente pues incluso cuando los dispositivos están conectados la conectividad no siempre es optima, lo que resulta en frecuentes interrupciones durante una sesión o transferencia de datos cuando alguna persona se dirige en su automóvil, igualmente podemos evidenciar otro tipo de fallos como lo es la latencia y limitaciones de ancho de banda pues mientras que las velocidades de las redes celulares están mejorando, 7

la mayoría de de los dispositivos en todo el mundo aun se conecta a Gprs / Cdma conexiones donde a menudo el ancho de banda por lo general es menos de 40-50 Kbps. Por lo tanto, el problema que se quiere abordar desde la óptica del currículo de ingeniería de sistemas corresponde al acceso al conocimiento de tecnologías de envío y transmisión de datos en dispositivos móviles y su aplicación en nuestro país. Además en sintonía con el perfil profesional de ingeniería de sistemas y computación de la universidad tecnológica de Pereira que reza Participar en proyectos de investigación en distintas áreas tecnológicas. Utilizar herramientas computacionales para solucionar problemas de ingeniería Participar en la creación, diseño y desarrollo de soluciones informáticas. Identificar y resolver retos y problemas informáticos y administrativos. Participar en la definición de los procedimientos de control interno y auditoría. Tener conocimiento y dominio de un idioma extranjero. Desarrollar investigación que genere soluciones en telecomunicaciones, sistemas de información y hardware. 1 Se pretende poner en manos de los estudiantes y futuros Ingenieros el conjunto de conocimientos que posibilitan conocer de una manera más profunda las tecnologías a que se hace referencia dado que no se está haciendo en el programa. 1 Tomado de http://isc.utp.edu.co/ingsistemas.php 8

1.3 JUSTIFICACION Las nuevas tendencias y evolución de las tecnologías de la información y la comunicación (TIC S) en la actualidad ha generado la necesidad y la exigencia en los usuarios de tener servicios a su alcance que le permitan rapidez, escalabilidad, movilidad y reducción de costos en las soluciones que implementa en sus áreas de negocio o desarrollo personal. A nivel tecnológico podemos concebir la oportunidad de obtener diferentes soluciones eficientes a inconvenientes tan marcados que se presentan actualmente en las redes móviles como lo son las limitaciones que se tienen en términos de velocidad para acceder, enviar y recibir información a través de los dispositivos móviles. Desde al ámbito del conocimiento, se hace necesario que los futuros ingenieros del programa ingeniería de sistemas y comunicación conozcan las tecnologías para envío y recepción de datos en dispositivo móviles y la base científica que subyace a ello para poder capitalizarlas en pro de la sociedad y de la solución de los problemas informáticos que esta tiene. Tabla 1. Área dispositivos móviles universidades eje cafetero. Ítem Universidad Total Asig. Dispositivos Móviles Porcentaje Asignaturas 1 UNIVERSIDAD 59 4 6,7% DE CALDAS 2 UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA 46 0 0 % 9

Específicamente el programa de Ingeniería de Sistemas y Computación, ofrece el programa académico de postgrado a nivel de especialización en el área de las Redes de Datos con el propósito a futuro de ofrecer una Maestría en dicha área. El conocimiento de dichas tecnologías nos invita a pensar en la posibilidad de concebir nuevas soluciones a problemas que aun no han sido resueltos teniendo en cuenta el aprovechamiento de dicha base teórica. A pesar de que en el mercado norteamericano la penetración de las terminales 3g en relación con la población sea del 38%, en europa occidental del 39%, y en Japón del 90%, se puede advertir que esta tendencia no es similar o comparable en sur y Centroamérica pues solamente el 4% de la población accede a esta tecnología según estadísticas de la firma Morgan Stanley (Abril 2010) 2, se hace importante el estudio y la investigación de estas tecnologías para adoptarlas en esta región. Por lo tanto, el presente tema de trabajo de grado se justifica en la necesidad de acceder al conocimiento para que este permita que los avances tecnológicos redunden en el bienestar social del entorno que rodea al ingeniero de sistemas egresado de la universidad tecnológica de Pereira. 1.4 OBJETIVO GENERAL Y ESPECIFICOS 1.4.1 Objetivo general Establecer parámetros y criterios que permitan comparar las nuevas tendencias de envió y trasmisión de información a través de redes móviles a nivel mundial. 2 Tomado de http://mobithinking.com/mobile-marketing-tools/latest-mobile-stats 10

1.4.2. Objetivos específicos Analizar el funcionamiento, elementos y las diversas herramientas que utilizan las redes móviles en la actualidad Investigar las nuevas tecnologías que se utilizaran en un futuro en las redes móviles y sus ventajas sobre las redes existentes. Constituir pautas, elementos y parámetros que nos brinden la posibilidad de realizar comparaciones de rendimiento y servicio dentro de transmisión y recepción de datos por dispositivos móviles Construir un documento donde se resuma toda la experiencia propuesta 1.5. MARCO REFERENCIAL 1.5.1 Marco Histórico La comunicación de forma inalámbrica tiene sus orígenes en el hallazgo del radio por parte de Nikola Tesla en los años 1880, aunque formalmente fue presentado en 1894 por Guglielmo Marconi. La historia del teléfono móvil se remonta a los inicios de la Segunda Guerra Mundial, donde ya se preveía que era inevitable la comunicación a distancia, por tal motivo la multinacional Motorola diseño un equipo llamado Handie Talkie H12-16, que es un equipo que posibilita el contacto con las tropas vía ondas de radio que en ese tiempo no superaban más de 600 khz. 11

Poco tiempo después las tecnologías de Tesla y Marconi se aunaron y se dio luz a la comunicación mediante radio-teléfonos: Martin Cooper, fue el pionero y considerado por muchos como el padre de la telefonía celular, pues fue él quien fabricó el primer radio teléfono entre los años 1970 y 1973, en Estados Unidos. En el año de 1979 se presentan los primeros sistemas a la venta en Tokio (Japón), producidos por la Compañía NTT. Por otra parte los países europeos no se quedaron atrás y fue en 1981 cuando se introdujo en Escandinavia un sistema semejante a AMPS (Advanced Mobile Phone System), mas tarde en Estados Unidos, y gracias a que la entidad reguladora de ese país adoptó reglas para la creación de un servicio comercial de telefonía celular, en 1983 se puso en marcha el primer sistema comercial en la ciudad de Chicago. En pocas palabras y sintetizando,anteriormente los teléfonos celulares se caracterizaban solamente por realizar llamadas, pero ha sido tal la evolución que ya podemos hablar de equipos Multimedia que puede llamar y ejecutar aplicaciones, juegos en 3D, videos, televisión y algunas otras herramientas que también se encuentran incluidas en los computadores. Además se destaca que diferentes fabricantes de placas madres para PC y hardware en general se hacen presentes en los teléfonos móviles como por ejemplo: ASUS e INTEL que construyen las placas matrices de lo celulares o ayudan con el acelerador gráfico o el sistema de video. En fin, debemos tener conciencia y prepararnos para lo que se viene más adelante y pensar que el teléfono celular ya no es tan sólo para hablar. 1.5.2. Marco Conceptual La red está constituida básicamente en torno a dos tipos de elementos; las estaciones base las cuales son las encargadas de transmitir y recibir la señal y las centrales de conmutación quienes son las que permiten la conexión entre dos terminales concretos. Hoy en día la conmutación es digital, electrónica y 12

totalmente automatizada, el adecuado acoplamiento de estos dos factores posibilita la comunicación tanto entre teléfonos móviles como entre un celular y un teléfono fijo. En relación con el funcionamiento de la red en términos generales, no es bastante complejo. Las estaciones base se disponen generando una gran malla en forma de célula, conectando mediante ondas de radio dos terminales con los controladores de dichas estaciones base, esta disposición en forma de panal no es casual, ya que responde a un esquema que permite la reutilización de un determinado conjunto de frecuencias asignadas en distintas celdas, siempre que estas no sean adyacentes, aumentando el rendimiento de la red por un lado, y economizando por otro. Por otra parte aunque pueden distinguirse varios tipos de redes, principalmente y hablando en términos generales, podemos referirnos a dos: La primera de ellas es la red analógica (TMA); en este tipo de redes la comunicación se produce mediante el transmisión de la información sobre señales vocales analógicas, esto quiere decir, que se envían sobre ondas que permutan de forma continua a lo largo del tiempo; esta clase de redes operaba en la banda de frecuencias de los 450 MHz y, posteriormente, de los 900 Mhz. La segunda de ellas es la red digital; esta red trabaja con señales discretas, lo que supone un crecimiento tanto en la calidad de transmisión como en el rendimiento de la red; estas redes trabajan en el espectro de los 800-900 MHz y de los 1800-1900 MHz. Este tipo de redes se han constituido como las redes del futuro, que en la actualidad ya cuentan con miles de millones de usuarios en todo el mundo. 13

De otra manera en la evolución de la telefonía móvil han surgido varias generaciones entre las cuales encontramos generación 0(0-G), primera generación (1G),segunda generación(2g), la tercera generación (3G), donde destacamos los estándares que se utilizan en 2G y 3G Sobre la generación 2G podemos mencionar algunos estándares utilizados en esta como GSM (Global System for Mobile Communications): pues quizás se trate del protocolo más característico de esta, ya que además se trata de un estándar desarrollado para todas las regiones del mundo. Su funcionamiento se sustenta sobre una compleja base de canales lógicos que permiten tanto la transmisión de voz como de datos. Las implementaciones más veloces de GSM se denominan GPRS y EDGE, también denominadas generaciones intermedias o 2.5G, que conducen hacia la tercera generación 3G o UMTS. Otro de los estándares conocidos es CDMA (Code Division Multiple Access) este en lugar de frecuencias separadas se usan códigos digitales únicos. CDMA usa una tecnología de Espectro Ensanchado, es decir la información se extiende sobre un ancho de banda mucho mayor que el original, conteniendo una señal (código) identificativa. El último de los estándares importantes de esta generación es el GPRS General Packet Radio Service; se considera como el estándar de una generación intermedia entre la segunda (GSM) y la tercera (UMTS); GPRS proporciona datos por conmutación de paquetes principalmente a las redes GSM basadas en tecnología 2G. 14

Entre las ventajas obtenidas gracias al uso de este estándar destaca el hecho de poder asignar más de un canal a cada comunicación sin miedo a saturar la red, el abaratamiento de las tarifas ya que GPRS posibilita la tarifación por información transitada y no por tiempo de conexión y la simplificación y bajo coste del proceso de migración de una red GSM a otra UMT debido a que los cambios en una antena para pasar de GSM a GPRS serían mínimos, además de compartidos en un futuro por el protocolo UMTS. Otra de las generaciones que cabe citar es la Tercera Generación la cual incluye diversos mecanismos y estándares para el envío de datos como UMTS Universal Mobile Telecommunications System el cual se trata sin lugar a dudas del sistema de telecomunicaciones de tercera generación por excelencia. Este estándar gestionado por el 3GPP (3rd Generation Partnership Group) está basado a su vez en W-CDMA (Acceso Múltiple por División de Código de Banda Ancha), que no es más que una interfaz de herencia militar para UMTS, que se caracteriza por la utilización de una banda más ancha que su hermano pequeño CDMA, lo que supone una serie de ventajas adicionales tales como: velocidades de transmisión mejoradas (hasta 2 Mbps),Menos interferencias y, por tanto, una voz de calidad mayor cobertura a nivel mundial ya sea de modo terrestre o a través de satélite, dando como resultado una comunicación sin fisuras aún estando en movimiento, posibilidad de acceso múltiple y de trabajar con dos antenas simultáneamente, un mundo multimedia a disposición del usuario (video, audio) y por ultimo mecanismos de seguridad ampliamente mejorados. 15

CAPITULO 2 TECNOLOGIAS PARA DISPOSITIVOS MOVILES 2.1. TELEFONÍA MÓVIL La red de telefonía móvil consiste en un sistema telefónico en el que mediante la compaginación de una red de estaciones transmisoras-receptoras de radio (estaciones base) y un conjunto de centrales telefónicas de conmutación, se propicia la comunicación entre terminales telefónicos móviles o entre terminales portátiles y teléfonos de la red fija tradicional. El uso de la palabra celular referido a la telefonía móvil, procede del hecho de que las estaciones base, que conectan vía radio los teléfonos móviles con los controladores de estaciones base, están dispuestas en forma de una malla, constituyendo células o celdas. Así, cada estación base está situada en un nodo de estas células y tiene asignado un grupo de frecuencias de transmisión y recepción propio. Teniendo en cuenta que el número de frecuencias es limitado, con esta distribución es posible utilizar las mismas frecuencias en otras células, siempre y cuando no sean contiguas, para evitar de esta manera la interferencia entre ellas. 2.1.1. Concepto básico de radio celular El concepto de radio celular es muy sencillo: cada área se divide en celdas (células) hexagonales que se ajustan para así formar un patrón de panal. Se escogió la forma de hexágono puesto que esta proporciona la transmisión más eficiente aproximada a un patrón circular, mientras se elimina espacios presentes entre los círculos adyacentes. 16

Una célula o celda se define por su tamaño físico y, también, por el tamaño de su población y patrones de tráfico. El número de células por sistema lo determina el proveedor y lo establece de acuerdo a los patrones de tráfico anticipados. En la célula se encuentra dispuesto físicamente un transceptor de radio frecuencia, las unidades móviles se comunican directamente con la estación base, la cual trabaja como una estación retransmisora de alta potencia. Las unidades móviles transmiten a la estación base y la estación base emite esas transmisiones a una potencia mayor. La idea de los sistemas celulares es emplear estaciones base de pequeña o mediana potencia y brindar servicio a un área más limitada. Esta zona de cobertura a la que proporcionara servicio una estación base se denomina célula. En cada una de las células se puede utilizar una subbanda (subconjunto de frecuencias), dentro de la banda total que el operador tenga asignada. De manera tal que en una célula sólo se ofrecen una parte de todos los radio canales de los que el operador tiene a disposición. Para dar cobertura a todo el territorio es necesario emplear bastantes células. Uno de los grandes beneficios que podemos evidenciar de estos sistemas es que si las células están suficientemente alejadas podrán reutilizar el mismo radio canal. Un inconveniente se presentaría, si dos células contiguas utilizan el mismo radio canal, ya que esto produciría una interferencia cocanal, si una señal a determinada frecuencia es interferida por otra señal de la misma frecuencia con potencia similar o mayor se hace imposible la adecuada demodulación de la señal original. Sin embargo, si la señal interferente es suficientemente baja podría 17

considerarse un ruido despreciable y no causar problema alguno al demodular la señal original. Si las células que usan el mismo radio canal están lo suficientemente alejadas, al menos la distancia conocida como distancia de reutilización, la señal de una no incidirá a la de la otra y no habrá ningún problema con que las dos funcionen con la misma frecuencia. De esta manera se define un reparto de los radio canales disponibles por el operador entre varias células vecinas, lo que se conoce como racimo o clúster y se repite este modelo para brindar cobertura a todo el territorio, advirtiendo que las células que comparten el mismo radio canal deben estar suficientemente alejadas. Una estación base se compone de un transceptor de FM de baja potencia, amplificadores de potencia, unidad de control y otro hardware, dependiendo de la configuración del sistema. La radio celular usa varios transceptores con potencia moderada en un área de servicio relativamente ancha. 2.1.2. Componentes Principales de un Sistema de Telefonía Celular Los elementos primordiales de un sistema de telefonía celular son: Centro de Conmutación Electrónico Es un conmutador telefónico digital y es el motor del sistema celular. El conmutador ejecuta dos funciones esenciales: Controla la conmutación entre la red telefónica pública y los sitios de células para todas las llamadas de alámbrica a móvil, móvil a alámbrica y móvil a móvil. También Procesa información recibida de los controladores de Estación base que contiene el estado de la unidad móvil, información de diagnóstico y compilación de facturas. 18

Controlador de Estación base: Cada una de las células incluye un controlador de Estación base que trabaja bajo el mando del centro de conmutación. El controlador de Estación base administra cada uno de los canales de radio en el sitio, monitorea llamadas, enciende y apaga el transceptor de radio, adiciona información a los canales de control y usuario y efectúa pruebas de diagnóstico en el equipo de sitio de la célula. Transceptores de Radio: Los Transceptores de Radio empleados para la radio celular son FM de banda angosta, con una frecuencia de audio de 300 Hz a 3 KHz. Cada célula está compuesta por un transmisor y dos receptores de radio sintonizados a la misma frecuencia. Se elige a cualquier receptor de radio que detecte la señal más fuerte. Unidades de Telefonía Móvil: Cada unidad de teléfono móvil está conformada por una antena móvil, una unidad de control, una unidad lógica y un transceptor de radio. La unidad de control contiene todas las interfaces de usuario, incluyendo un auricular. El transceptor de radio utiliza un sintetizador de frecuencias para sintonizar cualquier canal del sistema celular asignado. La unidad lógica interrumpe las acciones del suscriptor y los comandos del sistema y manipula al transceptor y las unidades de control. Protocolo de Comunicaciones: El último elemento del sistema celular es el Protocolo de Comunicaciones quien dirige la manera en que una llamada telefónica es establecida. Los protocolos celulares varían entre países. 19

2.1.3. Las técnicas de acceso múltiple Para aumentar el número de usuarios en un sistema basado en celdas una de las tácticas más importantes radica en la técnica de acceso múltiple que éste sistema emplee. Estas técnicas de acceso múltiple en un sistema inalámbrico permiten que varios usuarios puedan accesar simultáneamente un canal o un grupo de frecuencias, lo que posibilita el uso eficiente del ancho de banda. Existen tres técnicas para compartir un canal de Radio Frecuencia (RF) en un sistema celular: FDMA (Acceso Múltiple por División de frecuencias, Frequency Division Multiple Access) TDMA (Acceso Múltiple por División de Tiempo, Time Division Multiple Access) CDMA (Acceso Múltiple por División de Código, Code Division Multiple Access) 2.1.3.1. Fdma (Frecuency Division Multiple Access) Los sistemas celulares basados en FDMA fueron la base de los primeros sistemas celulares en el mundo. FDMA fue implementado en la banda de 800 MHz utilizando un ancho de banda de 30 KHz por canal. FDMA fracciona el ancho de banda en frecuencias, cada frecuencia sólo puede ser utilizada por un usuario durante una llamada. Debido a la limitación en ancho de banda, esta técnica es bastante ineficaz ya que se saturan los canales al incrementar el número de usuarios alrededor de una celda. Esta técnica de acceso múltiple fue predominante en los sistemas celulares analógicos de la primera generación. 20

2.1.3.2. Tdma (Time Division Multiple Access) Luego de la inclusión de FDMA, operadores celulares y fabricantes de equipo inalámbrico consideraron las limitaciones de esta técnica de acceso analógica. Años después aparecen los primeros sistemas celulares digitales basados en TDMA. Los sistemas celulares bajo esta técnica utilizan el espectro de manera muy similar a los sistemas FDMA, con cada radio base ocupando una frecuencia distinta para transmitir y recibir. Sin embargo, cada una de estas dos bandas se divide en tiempo para cada usuario en forma de round-robin. Por ejemplo, TDMA de tres ranuras divide la transmisión en tres periodos de tiempo fijos (slots), cada una con igual duración, con una asignación particular de ranuras para transmisión para uno de 3 posibles usuarios. Este tipo de metodología requiere una sincronización precisa entre la terminal móvil y la radio base. 2.1.3.3. Cdma (Code Division Multiple Access) Algunos investigadores en la década de los 80`s detectaron el potencial de una tecnología conocida como espectro disperso (spread spectrum) la cual era utilizada para aplicaciones militares pero que también podría ser usada para telefonía celular. Esta tecnología de espectro disperso implica la transformación de la información de banda angosta a una señal de banda amplia para transmisión, la cual puede ser vista como una manera de aumentar las capacidades de los sistemas TDMA que limitan el número de usuarios al número de ranuras de tiempo. En los sistemas CDMA los usuarios transmiten en el mismo ancho de banda simultáneamente. En esta técnica de transmisión, el espectro de frecuencias de una señal de datos es esparcido usando un código el cual no está relacionado con dicha señal. Como resultado el ancho de banda es mucho mayor 21

. Este sistema emplea códigos matemáticos para transmitir y diferenciar entre diversas conversaciones inalámbricas. Los códigos utilizados para el esparcimiento tienen pequeños valores de correlación y son únicos para cada usuario. Esta es la razón por la que el receptor de un determinado transmisor, es capaz de elegir la señal deseada. Los usuarios usan la misma banda de frecuencia y cada señal es reconocida por un código especial, que ejerce como una clave reconocida por el transmisor y el receptor. La señal recibida es la sumatoria de todas las señales "unidas", y cada receptor debe clasificar e identificar las señales que le corresponden de las demás señales. Para hacer esto utiliza un código que corresponde con el código transmitido. La primera operación conlleva a encontrar el código correcto, y de esta manera sincronizar el código local con el código entrante. Una vez ha ocurrido la sincronización, la correlación del código local y del código entrante permite a la información apropiada ser extraída y las otras señales ser denegadas. Además admite que dos señales idénticas que provienen de diversos orígenes, sean demoduladas y combinadas, de tal modo que prospere la calidad de la conexión, por lo que es también una virtud el uso simultáneo de varios satélites (diversidad). Igualmente, una de las principales características de la tecnología CDMA es que hace prácticamente imposible que sea objeto de interferencias e interceptaciones, ofreciendo gran seguridad en las comunicaciones 22

2.2 EVOLUCIÓN EN LOS SISTEMAS DE TELEFONÍA MÓVIL Podemos diferenciar dos tipos de redes de telefonía móvil a continuación una pequeña introducción de estas: 2.2.1. Red de telefonía móvil analógica (TMA) En esta red la comunicación se efectúa mediante señales vocales analógicas tanto en el tramo radioeléctrico como en el terrestre. En su primera versión se desempeño en la banda radioeléctrica de los 450 MHz, trabajando posteriormente en la banda de los 900 MHz 2.2.2. Red de telefonía móvil digital En esta red la comunicación se produce mediante señales digitales, lo que permite optimizar tanto el aprovechamiento de las bandas de radiofrecuencia como la calidad de transmisión. Su exponente más significativo en el ámbito público es el estándar GSM y su tercera generación, UMTS. Hay otro estándar digital, presente en América y Asia, denominado CDMA. 2.2.2.1. Primera generación En la primera generación se operaba con diferentes áreas de llamadas y los terminales requerían un alto poder de transmisión. Estos sistemas poseen una baja capacidad y son muy costosos de implementar, así que el número de usuarios era muy selecto. El punto de inclinación llegó a finales de los años 70 y principios de los años 80 con la introducción de la concepción celular y la inclusión de la telefonía móvil llegando a estar disponible para un número mayor de usuarios. A partir de aquí fueron surgiendo paulatinamente muchos estándares a 23

nivel mundial pero con un cierto desorden porque cada país o grupo pequeños de países manejaban su propio estándar. En el contexto de la primera generación, Estados Unidos se desarrollo AMPS mientras que en Europa se presentó con el nombre de NMT, un estándar abierto. Todos los desarrolladores tenían permisos para esbozar sistemas que fueran compatibles con el estándar. Además el estándar incluía descripciones de las interfaces de radio y de otras interfaces incluyendo el link entre la estación base y un switch. Pero NMT no fue el único estándar Europeo porque mientras éste se extendía en los países nórdicos, en el Reino Unido se gesto un estándar basado en el americano y que recibió el nombre de TACS (Total Access Communication System). Sin embargo este estándar utilizaba otra banda de frecuencia diferente a la del estándar americano, porque antes de su desarrollo los británicos ya tenían asignada una banda de frecuencia para la telefonía móvil; la banda de 900MHz. De otro modo en Estados unidos se comenzó a utilizar FDMA/FDD como técnica de acceso al medio, la cual es una técnica de acceso múltiple por división de frecuencia y dos frecuencias portadoras diferentes para establecer la comunicación entre el transmisor y el receptor. Es así como la AMPS fue estandarizada y establecida en la redes de telefonía de los Estados Unidos en 1981. El punto de partida fue que el roaming debería estar disponible entre redes, aunque esto no estuvo disponible a gran escala hasta los años 90. A principios de esta década Motorola desarrollo NAMPS una variante de AMPS. El espacio de canal es reducido lo que incrementa la eficiencia en frecuencia en un factor de 3. 24