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Universidad Austral de Chile Facultad de Ciencias de la Ingeniería Escuela de Ingeniería Civil Electrónica
“ESTUDIO Y EVALUACIÓN TÉCNICA DE LOS CAMINOS EVOLUTIVOS DE LAS TECNOLOGÍAS GPRS/EDGE/WCDMA/HSDPA/HSUPA: REALIDAD NACIONAL” Tesis para optar al título de: Ingeniero Electrónico. Profesor Patrocinante: Sr. Nestor Fierro Morineaud. Ingeniero Electrónico, Licenciado en Ciencias de la Ingeniería, Diplomado en Ciencias de la Ingeniería.
BELÉN ALEJANDRA LEAL FONTANES. VALDIVIA – CHILE 2009
2
COMISIÓN DE TITULACION
PROFESOR PATROCINANTE: Sr. Ing. NESTOR FIERRO MORINEAUD
____________________ Firma
Ingeniero Electrónico, Licenciado en Ciencias de la Ingeniería, Diplomado en Ciencias de la Ingeniería, Doctor (c) Teoría de la Señal, Comunicaciones e Ingeniería Telemática.
PROFESOR INFORMANTE: Sr. Ing. FRANKLIN CASTRO ROJAS
____________________ Firma
Ingeniero Electrónico, Licenciado en Ciencias de la Ingeniería, Diplomado en Ciencias de la Ingeniería Doctor (c) Teoría de la Señal, Comunicaciones e Ingeniería Telemática.
PROFESOR INFORMANTE: Sr. Ing. FREDY RÍOS MARTINEZ
____________________ Firma
Ingeniero Electrónico, Licenciado en Ciencias de la Ingeniería, Diplomado en Ciencias de la Ingeniería, Doctor (c) Teoría de la Señal, Comunicaciones e Ingeniería Telemática.
Fecha de examen de titulación:
Valdivia de
de 2009.
3
Este trabajo de tesis lo dedico a mi misma, ya que marca el término de otra etapa en mi vida. Una meta más realizada.
“Se alcanza el éxito convirtiendo cada paso en una meta, y cada meta en un paso”. C.C. Cortez.
4
AGRADECIMIENTOS Primero que todo agradezco a Dios y a la Virgen por acompañarme en cada momento de mi vida, por darme fuerza y perseverancia para seguir adelante en los momentos difíciles, por guiar mi camino y escucharme cada vez que lo he necesitado.
A mis papás, por su gran esfuerzo, valores, sabiduría, dedicación y cariño que me entregan día a día, por creer siempre que puedo lograr cumplir cualquier meta en mi vida. Espero que se sientan orgullosos con este logro y que podamos salir adelante todos juntos, con el mismo esfuerzo que ustedes lo han hecho siempre, porque lo que importa es que estemos todos unidos, como siempre dicen.
A la Moni por ser más que mi hermana, mi amiga y segunda mamá, a mi Benjita maravilloso por hacerme sentir la chía más querida del mundo convirtiéndose en la alegría de nuestras vidas y siendo lo mejor que pudo habernos pasado como familia.
Al Sergio, mi compañero de vida, por su inmenso amor, cariño e incondicional apoyo, por su paciencia, por hacerme ver que la vida hay que verla con optimismo y que si se quiere se puede. Gracias por hacerme cada día muy feliz, te quiero mucho.
A mi tía Lila, por todo su cariño de mamá, por siempre estar preocupada de todo, por regalonearme cuando estaba tan cansada, y por enseñarme todas sus recetas para cocinar tantas cosas ricas.
También me gustaría agradecer a los profesores que me enseñaron cosas importantes para que me pueda desempeñar en la vida como profesional, y como persona, especialmente al Profesor Néstor, por ser la gran persona que me demostró ser. A los profesores Franklin, Fredy, a la profesora Isabel y a los profesores Renato y Julio. Siempre estaré muy agradecida de todos ustedes, también debo agradecer a la Sra. Ximena por todos sus favores.
A mis amig@s y compañer@s, de la carrera y l@s que no, los que están y los que estuvieron, especialmente a mi amiga Yaneth, con quienes compartí todos estos años, me llevó los recuerdos más lindos de esta etapa tan importante e inolvidable en mi vida.
5
INDICE DE CONTENIDOS COMISION DE TITULACION
2
DEDICATORIO
3
AGRADECIMIENTOS
4
ÍNDICE DE CONTENIDOS
5
RESUMEN
17
SUMMARY
18
INTRODUCCION
19
OBJETIVOS
21
CAPITULO I: 1.1
SISTEMAS CELULARES
22
Sistemas Celulares
22
1.1.1
24
Principales conceptos de un sistema de radio celular 1.1.1.1
Terminal
24
1.1.1.2
Radio Base
24
1.1.1.3
Central o MSC
24
1.1.1.4
Controlador de Sitio de Célula
24
1.1.1.5
Transceptores de Radio
25
1.1.1.6
Interconexiones Del Sistema
25
1.1.1.7
Unidades de Telefonia Móviles
25
1.1.1.8
Protocolo de Comunicaciones
25
1.1.1.9
Enlaces
26
1.1.1.10
Portadora
26
1.1.1.11
Ancho de Banda
26
1.1.1.12
Banda de frecuencia
26
1.1.1.13
Canal
26
1.1.1.14
Celda
27
1.1.1.15
Reuso de Frecuencia
27
1.1.1.16
Handover
28
1.1.1.17
Codificación
28
1.1.1.18
Modulación
28
6 1.2
Métodos de Acceso
29
1.2.1
30
1.2.2
1.2.3
1.2.4
1.3
FDMA 1.2.1.1
OFDM
31
1.2.1.2
OFDMA
32
TDMA
33
1.2.2.1
TDM Síncrono
33
1.2.2.2
TDM Estadístico
33
CDMA
34
1.2.3.1 WCDMA
35
DUPLEXADO
36
1.2.4.1
FDD
36
1.2.4.2
TDD
37
Procesamiento de llamadas
38
1.3.1
Llamada de línea a móvil
38
1.3.2
Llamada de móvil a línea
39
1.3.3
Llamada de móvil a móvil
39
1.4
Control de Flujo
40
1.5
Estructura del Teléfono Celular
40
1.5.1
Modulo de RF
41
1.5.2
Modulo de AF
42
1.5.3
Modulo Lógico de Control
43
1.6
1.7
Problemas en los Teléfonos Celulares
45
1.6.1
Perdida de la Señal
45
1.6.2
Zonas Muertas
46
1.6.3
Problemas de Batería
47
1.6.4
Problemas con la Intimidad
47
Características de los Sistemas Celulares
47
1.7.1
Cobertura
47
1.7.2
Capacidad
48
1.7.3
Diseño de Celdas
48
1.7.3.1
Sistemas Macrocelulares
49
1.7.3.2
Sistemas Microcelulares
49
1.7.3.3
Sistemas Picocelulares
49
7 1.7.4
Manejo del handoff
50
1.7.5
Movilidad
50
1.7.6
Calidad
51
1.7.6.1
Principales parámetros de medida de la calidad
51
1.7.6.1.1 Accesibilidad de la Red.
52
1.7.6.1.2 Accesibilidad del Servicio.
52
1.7.6.1.3 Integridad del Servicio.
52
1.7.7
Flexibilidad y Compatibilidad
53
1.7.8
Costos de Infraestructura
53
1.7.9
Convergencia de Servicios
53
1.7.9.1
Voz
53
1.7.9.2
Televisión
54
1.7.9.3
Roaming
54
1.7.9.4
Buzón de voz
54
1.7.9.5
Número único
55
1.7.9.6
Billing
55
1.7.9.7
Mensajes
55
1.7.9.8
E-mail
55
1.7.10 Convergencia de Terminales
1.8
55
1.7.10.1
Múltiple acceso
56
1.7.10.2
Múltiples frecuencias
56
1.7.10.3
Personalización
56
Proceso de Estandarización
56
1.8.1
Revisiones del 3GPP
57
1.8.1.1
R'99
57
1.8.1.2
R'4
58
1.8.1.3
R'5
58
1.8.1.4
R'6
58
1.8.1.5
R'7
59
1.8.1.6
R'6
59
1.8.2
Revisiones del 3GPP2
60
1.8.2.1
Rev 0
60
1.8.2.2
Rev A
61
8
CAPÍTULO II: 2.1
2.2
2.3
2.4
Rev B
61
1.8.2.4
Rev C
61
EVOLUCIÓN DE LOS SISTEMAS CELULARES
63
Primera Generación
63
2.1.1
AMPS
64
2.1.2
TACS
65
2.1.3
NMT
65
2.1.4
NTT
66
Segunda Generación
67
2.2.1
D-AMPS
67
2.2.2
PDC
68
2.2.3
GSM
68
2.2.4
CDMAone
71
Segunda Generación Avanzada (2.5G)
72
2.3.1
HSCSD
72
2.3.2
GPRS
73
2.3.3
CDMA2000 1xRTT
74
Tercera Generación (3G)
75
2.4.1
EDGE
76
2.4.2
CDMA 2000 EVDO
77
2.4.3
UMTS
78
2.4.4
WCDMA
80
2.4.5
HSPA
84
2.4.6 2.5
1.8.2.3
2.4.5.1
HSDPA
85
2.4.5.2
HSUPA
86
WiMax
87
Cuarta Generación (4G)
88
2.5.1
LTE
89
2.5.2
UMB
90
9 CAPITULO III:
CARACTERÍSTICAS Y ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE GPRS, EDGE, WCDMA, HSDPA Y HSUPA
3.1
3.2
3.3
GPRS
91 91
3.1.1
Compatibilidad con GSM
91
3.1.2
Servicios
91
3.1.3
Always On
91
3.1.4
Tarifa
92
3.1.5
Conmutación de Paquetes
92
3.1.6
Codificación
92
3.1.7
Modulación
93
3.1.8
Arquitectura de la Red GPRS
94
3.1.8.1
Software
95
3.1.8.2
Hardware
95
3.1.8.3
La red troncal
95
3.1.8.4
GGSN
95
3.1.8.5
SGSN
95
3.1.8.6
Tunneling
96
EDGE
96
3.2.1
Velocidad
96
3.2.2
Conexión
96
3.2.3
Tarifa
96
3.2.4
Cobertura
97
3.2.5
Selección de Teléfono
97
3.2.6
Eficiencia Espectral y Flexibilidad
97
3.2.7
Facilidad de actualización
97
3.2.8
Compatibilidad
98
3.2.9
Calidad de servicio
98
3.2.10 Roaming global
98
3.2.11 Modulación
99
3.2.12 Esquemas de Codificación
99
3.2.13 Manejo de Paquetes
100
3.2.14 Arquitectura de EDGE
101
WCDMA/UMTS
102
10
3.4
3.5
3.3.1
Velocidad
102
3.3.2
Flexibilidad
102
3.3.3
Modos de Operación
103
3.3.4
Ayuda para la capacidad
103
3.3.5
Conexión Siempre Activa
103
3.3.6
Valor
103
3.3.7
Compatibilidad
104
3.3.8
Cobertura Interior
104
3.3.9
Simplicidad y economía en el terminal
104
3.3.10 Calidad de Servicio
104
3.3.11 Migración desde GSM
105
3.3.12 Roaming global Transparente
105
3.3.13 Eficiente uso del espectro
105
3.3.14 Capacidad y cobertura
105
3.3.15 Servicios Múltiples para la Conexión
106
3.3.16 Servicios de Acceso Rápido
106
3.3.17 Economía de Escala de Red
106
3.3.18 Aplicaciones y Servicios futuros
106
3.3.19 Soporte IP
107
3.3.20 Arquitectura UMTS/WCDMA
109
HSDPA
109
3.4.1
Canal de Transporte
109
3.4.2
Adaptación Rápida del Enlace
110
3.4.3
Retransmisiones Rápidas
110
3.4.4
Programación Rápida de Transmisiones
110
3.4.5
Complemento de Modulación
111
3.4.6
Modulación y Codificación Adaptativa
111
3.4.7
Calidad de Servicio (QoS)
112
3.4.8
Arquitectura de HSDPA
112
HSUPA
113
3.5.1
Transmisión multi-código
113
3.5.2
TTI
114
3.5.3
HARQ
114
11 3.5.4
CAPITULO IV:
Rápido Scheduling
114
CAPACIDADES TECNOLÓGICAS Y TECNOLOGÍAS COMPARADAS
4.1
4.2
116
Capacidades Tecnológicas
116
4.1.1
GPRS
118
4.1.2
EDGE
121
4.1.3
UMTS/WCDMA
124
4.1.4
HSDPA
127
4.1.5
HSUPA
128
Tecnologías Comparadas
130
4.2.1
Comparaciones de Rendimiento
130
4.2.2
Comparaciones de Eficiencia Espectral
131
CAPITULO V:
SITUACIÓN ACTUAL Y SERVICIOS OFRECIDOS POR LAS EMPRESAS NACIONALES DE TELEFONÍA MÓVIL.
136
5.1
Evolución de Telefonía Móvil en Chile.
136
5.2
Empresas Nacionales
139
5.2.1
139
5.2.2
MOVISTAR 5.2.1.1
Red MOVISTAR 3.5G
140
5.2.1.2
Equipos
141
5.2.1.3
Expectativas Futuras
144
Entel 5.2.2.1
145 Innovación y Desarrollo del Mercado
146
5.2.2.1.1
Banda Ancha Móvil (BAM)
146
5.2.2.1.2
Lanzamiento de Servicios de Tercera
147
Generación 3.5G 5.2.2.1.3
Datos y Servicios de Valor Agregado
147
(SVA)
5.2.3
5.2.2.2
Equipos
147
5.2.2.3
Expectativas Futuras
152
Claro 5.2.3.1
152 Red Claro 3G
153
12
CAPITULO VI:
5.2.3.2
Equipos
154
5.2.3.3
Expectativas Futuras
159
MARCO REGULATORIO DE LA SUBTEL A LAS EMPRESAS NACIONALES.
160
6.1
Regulación.
160
6.2
Asignación de Espectro.
161
6.3
Calidad para el Servicio Público de Telefonía Móvil.
164
6.3.1
Proporción de llamadas establecidas con éxito (PEE).
165
6.3.2
Proporción de llamadas finalizadas con éxito (PFE).
165
6.3.3
Análisis de los Indicadores
166
6.3.3.1
PEE.
166
6.3.3.2
PFE.
168
CONCLUSIONES
170
BIBLIOGRAFÍA
174
13
ÍNDICE DE FIGURAS CAPITULO I:
SISTEMAS CELULARES
Figura 1.1
Celdas.
27
Figura 1.2
Reuso de Frecuencia
28
Figura 1.3
Canales y bandas de guarda en FDM.
30
Figura 1.4
Ineficiencia FDM.
31
Figura 1.5
Espectro OFDM.
32
Figura 1.6
(a)OFDMA. (b) Multiplexación OFDM vs. Acceso OFDMA
32
Figura 1.7
Ranuras de Tiempo en TDM.
33
Figura 1.8
TDM Síncrono vs. TDM Estadístico.
34
Figura 1.9
CDMA.
35
Figura 1.10
Proceso de Spreading, Scrambling y modulación en WCDMA.
36
Figura 1.11
FDD.
37
Figura 1.12
TDD
37
Figura 1.13
Estructura del Teléfono Celular.
41
Figura 1.14
Módulo de Radiofrecuencia
42
Figura 1.15
Módulo de Audiofrecuencia
43
Figura 1.16
Módulo Lógico de Control.
44
Figura 1.17
Diseño de Celdas.
50
Figura 1.18
Aspectos técnicos de la calidad de servicio.
52
Figura 1.19
Evolución desde GSM a UMTS/WCDMA en el 3GPP
60
CAPÍTULO II:
EVOLUCIÓN DE LOS SISTEMAS CELULARES
Figura 2.1
Evolución de los Sistemas Celulares.
63
Figura 2.2
Asignación de espectro AMPS
64
Figura 2.3
Evolución sistemas celulares de CDMA y GSM.
72
Figura 2.4
Modos de operación de WCDMA.
83
Figura 2.5
Proceso de ensanchamiento de espectro de WCDMA.
83
Figura 2.6
Proceso de ensanchamiento de espectro de WCDMA.
84
Figura 2.7
Proceso de ensanchamiento de espectro de WCDMA.
84
Figura 2.8
Evolución WIMAX.
88
14 Figura 2.9
Reducción en la latencia de las tecnologías GPRS/EDGE/
89
WCDMA/HSPA/LTE.
CAPITULO III:
CARACTERÍSTICAS Y ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE GPRS, EDGE, WCDMA, HSDPA Y HSUPA
Figura 3.1
Velocidades con los diferentes tipos de esquemas de
93
Codificación. Figura 3.2
Arquitectura de la red GPRS.
94
Figura 3.3
Diferencia Arquitectura entre GPRS y EDGE.
102
Figura 3.4
Arquitectura UMTS/WCDMA.
109
Figura 3.5
Arquitectura HSDPA.
113
CAPITULO IV:
CAPACIDADES
TECNOLÓGICAS
Y
TECNOLOGÍAS
COMPARADAS Figura 4.1
Arquitectura GSM/GPRS.
119
Figura 4.2
Estructuras de ranuras de tiempo de GSM/GPRS.
120
Figura 4.3
Red UMTS Multiradio.
124
Figura 4.4
Subsistema IP Multimedial.
127
Figura 4.5
Comparación de rendimiento entre distintas tecnologías.
131
Figura 4.6
Comparación de eficiencia espectral basada en throughput 132 promedio.
Figura 4.7
Comparación de eficiencia espectral basado en throughput del 133 décimo percentil.
Figura 4.8
Usuarios por sector en 10 MHz versus throughput promedio.
CAPITULO V:
SITUACIÓN ACTUAL Y SERVICIOS OFRECIDOS POR LAS
134
EMPRESAS NACIONALES DE TELEFONÍA MÓVIL. Figura 5.1
Mercado empresas nacionales de Telefonía Móvil.
138
Figura 5.2
Evolución en el número de usuarios por empresas nacionales 139 de Telefonía Móvil.
Figura 5.3
Blackberry 8100, especificaciones técnicas, características 142 principales y precio.
15 Figura 5.4
Nokia N95 8Gb, especificaciones técnicas, características 143 principales y precio.
Figura 5.5
Apple Iphone 16Gb, especificaciones técnicas, características 144 principales y precio.
Figura 5.6
Blackberry
8900
Curve,
especificaciones
técnicas, 148
características principales y precio. Figura 5.7
Sony Ericsson C905, especificaciones técnicas, características 149 principales y precio.
Figura 5.8
Samsung i8510, especificaciones técnicas, características 150 principales y precio
Figura 5.9
Blackberry Storm, especificaciones técnicas, características 151 principales y precio.
Figura 5.10
Nokia
N95,
especificaciones
técnicas,
características 155
principales y precio. Figura 5.11
Apple Iphone 8Gb, especificaciones técnicas, características 156 principales y precio
Figura 5.12
Samsung
i900,
especificaciones
técnicas,
características 157
principales y precio. Figura 5.13
Sony
Ericsson
Xperia
X1,
especificaciones
técnicas, 158
características principales y precio
Capitulo VI:
Marco Regulatorio de la SUBTEL a las empresas nacionales.
Figura 6.1
Proporción de llamadas establecidas con éxito.
165
Figura 6.2
Proporción de llamadas finalizadas con éxito.
165
Figura 6.3
PEE a Primer Trimestre de 2008.
166
Figura 6.4
PEE a Segundo Trimestre de 2008.
166
Figura 6.5
Resultados por empresa de PEE a Primer y Segundo Trimestre 167 de 2008.
Figura 6.6
PFE a Primer Trimestre de 2008.
168
Figura 6.7
PFE a Segundo Trimestre de 2008.
168
Figura 6.8
Resultados por empresa de PFE a Primer y Segundo Trimestre 169 de 2008.
16
ÍNDICE DE TABLAS CAPÍTULO II:
EVOLUCIÓN DE LOS SISTEMAS CELULARES
Tabla 2.1
Comparación entre tecnologías de Primera Generación.
67
Tabla 2.2
Comparación entre tecnologías de Segunda Generación.
72
Tabla 2.3
Comparación entre tecnologías 2.5G
75
Tabla 2.4
Comparación entre tecnologías de 3G.
87
CAPITULO III:
CARACTERÍSTICAS Y ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE GPRS, EDGE, WCDMA, HSDPA Y HSUPA
Tabla 3.1
Características y especificaciones técnicas de GPRS.
94
Tabla 3.2
Características y especificaciones técnicas de EDGE.
101
Tabla 3.3
Características y especificaciones técnicas de WCDMA.
108
Tabla 3.4
Características y especificaciones técnicas de HSDPA.
112
Tabla 3.5
Características y Especificaciones técnicas de HSUPA.
115
Tabla 3.6
Comparación entre tecnologías derivadas de GSM
115
CAPITULO IV:
CAPACIDADES TECNOLÓGICAS Y TECNOLOGÍAS COMPARADAS
Tabla 4.1
Beneficios Tecnologías.
118
Tabla 4.2
Esquemas de modulación y codificación EDGE
122
Tabla 4.3
HSUPA máximas velocidades de rendimiento.
129
Tabla 4.4
Comparación de rendimiento de datos entre distintas
131
tecnologías.
CAPITULO VI:
MARCO REGULATORIO DE LA SUBTEL A LAS EMPRESAS NACIONALES.
Tabla 6.1
Asignación del Espectro.
162
17
RESUMEN Este trabajo de título corresponde a una investigación desarrollada por medio de recolección bibliográfica proveniente de la industria de las telecomunicaciones sobre los caminos evolutivos de las tecnologías de GSM como son GPRS, EDGE, WCDMA, HSDPA y HSUPA, y su situación actual en Chile.
En el capitulo I se presenta una descripción de los sistemas celulares, los principales conceptos relacionados a un sistema de radio celular, los métodos de acceso, estructura, problemas típicos y características fundamentales.
El capitulo II consiste en la evolución de los sistemas celulares, analizando cada tecnología de las diferentes generaciones.
En el capitulo III se detallan las características básicas y especificaciones técnicas del camino evolutivo de la tecnologías de GSM que se tratarán en este trabajo de titilación, como son GPRS, EDGE, WCDMA, HSDPA y HSUPA, su arquitectura de red y los requerimientos necesarios para implementar redes de este tipo.
El capitulo IV consiste en un análisis de las capacidades tecnológicas y una comparación de rendimiento y eficiencia espectral de las tecnologías ya antes mencionadas.
En el capitulo V se analiza la evolución de la telefonía móvil en Chile hasta llegar a la situación actual de las empresas operadoras del país, las tecnologías y servicios que disponen y su impacto comercial.
En el capitulo VI se considera el marco regulatorio de la SUBTEL a las empresas nacionales, su regulación, asignación del espectro actual y futuro, y calidad para el servicio publico de telefonía móvil.
18
SUMMARY This job title corresponds to a research carried out by collecting literature from the telecommunications industry on the evolutionary path of GSM technologies such as GPRS, EDGE, WCDMA, HSDPA and HSUPA, and current situation in Chile.
In Chapter I provides a description of cellular systems, the main concepts related to a cellular radio system, access methods, structure and key features typical problems.
Chapter II is the evolution of cellular systems, analyzing each of the different technology generations.
In Chapter III details the basic features and technical specifications of the evolutionary path of GSM technologies will be addressed in this work of titillation, such as GPRS, EDGE, WCDMA, HSDPA and HSUPA network architecture and the requirements for implement such networks.
Chapter IV is an analysis of technological capabilities and a comparison of performance and spectral efficiency of the technologies already mentioned above. In her chapter V discusses the evolution of mobile telephony in Chile to reach the current state of the country operating companies, technologies and services available to them and their business impact.
In Chapter VI we consider the regulatory framework for domestic enterprises SUBTEL, regulation, spectrum allocation of current and future, and quality public service for mobile phones.
In Chapter V discusses the evolution of mobile telephony in Chile to reach the current state of the country operating companies, technologies and services available to them and their business impact.
In Chapter VI we consider the regulatory framework for domestic enterprises SUBTEL, regulation, spectrum allocation of current and future, and quality public service for mobile phones.
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INTRODUCCIÓN La comunicación y el acceso a la información constituyen necesidades básicas en la sociedad actual, la que debe ser rápida, eficiente y accesible a todos, además de estar disponible en todo minuto sin importar el momento o lugar en el cual se desee acceder a ella.
Por lo cual, los principales cambios tecnológicos que han impulsado a la Telefonía móvil celular son el uso de medios inalámbricos, la necesidad de tener movilidad en los terminales, el cambio de tecnologías análogas a digitales, la necesidad de servicios de datos, no sólo de voz en los terminales, el deseo de mayores velocidades en la conexión, entre otros.
Para compensar estas carencias, las tecnologías celulares se desarrollan cada vez a mayor velocidad haciendo posible, nuevos y mejores servicios aplicados para los usuarios.
Para poder clasificar estos avances tecnológicos en la telefonía celular se han establecido una serie de generaciones las que derivan en dos grandes tendencias GSM (Global System for Mobile) que se estudiarán en este trabajo de tesis, y CDMA (Code Division Multiple Access), las que han tenido su propia evolución acomodándose a las exigencias de este mundo moderno.
La Primera (1G) y Segunda Generación (2G) de sistemas de comunicación móvil tuvieron como objetivo principal dar soporte a las comunicaciones de voz, y aunque pueden ser utilizadas para transmitir datos a baja velocidad, 9.6 Kbps, no satisfacen los requerimientos de transmisión de grandes volúmenes de información a altas velocidades entre terminales inalámbricos y la red fija.
La Tercera Generación (3G) logra solventar lo que no se pudo con las generaciones anteriores, con nuevas técnicas de modulación y codificación, rediseñando sus arquitecturas, reduciendo la latencia de la red, con mayores velocidades de hasta 14 Mbps peak y con mayor capacidad, lo que consolida aplicaciones como videoconferencia, conexión a Internet a alta velocidad, gestión multimedia y correo con video y audio. Además de
proporcionar capacidad de roaming
internacional a usuarios de teléfonos móviles que actualmente viajan a otros países. Las tecnologías 3G formaron parte de la familia IMT-2000.
20 Para la Cuarta Generación (4G) las tecnologías que se ven como candidatas a 4G están LTE y UMB, las que formarán parte de la familia IMT-Advanced, y entre los requerimientos que deberán cumplir será velocidades de hasta 100 Mbps con alta movilidad y 1 Gbps a baja movilidad, comunicación totalmente IP, compatibilidad entre las diferentes tecnologías, esquemas de modulación de alto nivel y métodos de acceso más complejos, handoff entre redes heterogéneas y roaming mundial.
En Chile actualmente existen tres proveedores de servicio de telefonía móvil, Movistar, Entel PCS y Claro Chile, las que han ido implementando las evoluciones de las tecnologías a lo largo del país. En el presente se trabaja implementando las redes de Tercera Generación con HSDPA, con la cual Entel PCS fue pionera en el año 2006, siendo la primera red de 3G en Latinoamérica. Estas tecnologías de 3G no se han podido desarrollar ya que existen problemas con las bandas de frecuencia, es por esto que la entidad reguladora SUBTEL, entregó la banda de 1700/2100 MHz para ser licitadas por un nuevo operador con el objetivo de incrementar la competencia en telefonía móvil de tercera generación, permitiendo que nuevas empresas entren a este mercado para dar servicios de telefonía e Internet móvil, mejorando la calidad de las prestaciones y abriendo nuevas opciones para elegir a los usuarios del país. En septiembre de 2009, finalizó con éxito el concurso de espectro siendo las empresas ganadoras Nextel con 60 MHz equivalente a dos de los tres bloques de frecuencia disponible y VTR con 30 MHz.
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OBJETIVOS Objetivos Generales •
Estudiar y evaluar técnicamente los caminos evolutivos de los sistemas celulares.
•
Analizar la situación actual en las empresas nacionales.
Objetivos Específicos •
Conocer en que consisten las distintas tecnologías: GPRS, EDGE, WCDMA, HSDPA, HSUPA.
•
Analizar técnicamente estas tecnologías.
•
Conocer las diferencias y similitudes que existen entre ellas.
•
Detallar los servicios ofrecidos por GPRS, EDGE, WCDMA, HSDPA, HSUPA.
•
Conocer la situación actual en las empresas de telefonía nacional.
•
Conocer el marco regulatorio de la SUBTEL hacia las empresas nacionales de telefonía móvil celular.
CAPÍTULO I: SISTEMAS CELULARES Resumen: este capitulo radica en una descripción de los sistemas celulares, en el apartado 1.1 se entrega en que consiste un sistema celular y sus principales conceptos, en el 1.2 una descripción de los métodos de acceso, en el 1.3 el proceso de realización de llamadas, en el apartado 1.4 el control de flujo, en 1.5 estructura de un teléfono celular, en 1.6 problemas en los teléfonos celulares y en los apartados 1.7 y 1.8 las características fundamentales y procesos de estandarización respectivamente.
Summary: This chapter is in a description of cellular systems, in section 1.1 that is delivered in a cellular system and its key concepts in the 1.2 a description of access methods, in 1.3 the process of making calls, in 1.4 the flow control structure at 1.5 cell phone, at 1.6 problems in cell phones and paragraphs 1.7 and 1.8 the basic characteristics and standardization processes respectively. 1.1
Sistemas Celulares:
El término “celular” se utilizó por primera vez para referirse al sistema analógico AMPS (Advanced Mobile Phone Service – Sistema de Telefonía Móvil Avanzado), este consiste en la división de un área en regiones idénticas y hexagonales, llamadas células; que encajan entre ellas para formar una especie de panal.
El número de células por sistema lo define el
proveedor y lo establece de acuerdo a los patrones de tráfico anticipados. Cada área geográfica del servicio móvil se distribuye en 666 canales de radio celular. Cada transceptor con un área envolvente tiene un subconjunto fijo de 666 canales de radio disponibles, basados en el flujo de tráfico anticipado. La red de radio celular se define por un conjunto de transceptores de radio frecuencia, ubicados en el centro físico de cada célula. Las ubicaciones de estos transceptores se llaman Estación Base, la cual sirve como un control central para todos los usuarios dentro de esa célula. Las unidades móviles se comunican directamente con la estación base, la cual sirve como retransmisora de alta potencia. Las unidades móviles transmiten a la estación base y la estación base emite esas transmisiones a una potencia mayor. La estación base puede mejorar la calidad de la transmisión, pero no puede aumentar la capacidad de canales, dentro del ancho
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de banda fijo de la red. Debido a que las estaciones están distribuidas sobre un área de cobertura del sistema y se administran, también se controlan por un controlador de sitio de células computarizado que maneja un control del sitio de célula y funciones de conmutación. El conmutador se llama Oficina de Conmutación de Telefonía Móvil (MTSO) o Mobile Switching Center (MSC). Una estación base se compone de un transceptor de FM de baja potencia, amplificadores de potencia, unidades de control y otro hardware, dependiendo de la configuración del sistema. La función de la estación base es una interfaz entre los teléfonos móviles y celulares y el MSC. Se comunica con el MSC sobre enlaces de información dedicada, metálicas y no metálicas, y se comunica con las unidades móviles, sobre las ondas de aire, utilizando un canal de control. La función de MSC es controlar el procesamiento y establecimiento de llamadas así como la realización de llamadas, lo cual incluye señalización, supervisión, conmutación y distribución de los canales de radio frecuencia. Habitualmente en las células, se puede acomodar hasta 70 diferentes canales de usuario simultáneamente. Dentro del área geográfica o célula, cada canal puede soportar sólo un usuario de telefonía móvil a la vez. Estos canales están establecidos de manera dinámica y dedicada a un solo usuario, por la duración de la llamada, y cualquier usuario puede ser asignado a cualquier canal de usuario. Esto se conoce como re-uso de frecuencia y hace que un sistema de telefonía celular, en un área sencilla, maneje cuantiosamente más de 666 canales aprovechables. La potencia de salida de las unidades móviles se controla por la estación base, por la transmisión de comandos up/down, la cual depende de la intensidad de la señal que esté recibiendo en ese momento. Cuando la intensidad de la señal disminuye, por debajo de un nivel umbral predeterminado, el centro de conmutación electrónico localiza la célula en el panal que está recibiendo la señal más fuerte de la unidad y transfiere de la unidad móvil al transceptor en la nueva célula. Esta transferencia incluye convertir la llamada a una frecuencia disponible dentro del subconjunto de canales distribuidos en la nueva célula; esta transferencia se conoce como entrega y es completamente transparente al usuario, el cliente no se entera que su servicio ha sido conmutado, este proceso toma 0.2 segundos, por lo que es imperceptible al usuario.
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1.1.1 Principales conceptos de un sistema de radio celular:
1.1.1.1 Terminal:
El Terminal o también conocido como teléfono, unidad móvil, estación móvil, equipo de usuario (UE, en los sistemas UMTS). Es el encargado de adecuar las señales generadas por y para los usuarios. Se comunica por radio con la estación base.
Consta básicamente de una antena, transceiver y circuiteria de control.
1.1.1.2 Radio Base:
La Radio Base o Estación Base (BS) o nodo B (en el sistema UMTS). Se encarga de comunicar el terminal con la central conmutada. Puede mantener varias comunicaciones en la misma celda a través de un conjunto de transmisores y receptores.
1.1.1.3 Central o MSC:
El MSC (Mobile Switching Center) es la base de la comunicación pues se encarga de la conmutación, también se llama CCM (Central de Conmutación). Coordina a las estaciones base y permite comunicarse entre si a usuarios de la red móvil y también con usuarios de otras redes.
También tiene la función de procesar la información recibida de los controladores de sitio de célula que contiene el estado de la unidad móvil, información de diagnostico y compilación de facturas. El conmutador electrónico se comunica con los controladores de sitio de célula con un enlace de datos utilizando el protocolo X.25 y la tasa de transmisión de 9.6 Kbps a full dúplex.
1.1.1.4 Controlador de Sitio de Célula:
Cada célula contiene un controlador de sitio de célula, el que opera bajo la dirección del centro de conmutación. El controlador de sitio de célula administra cada uno de los canales de radio en
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el sitio, supervisa llamadas, enciende y apaga el transceptor de radio, inyecta información a los canales de control y usuario, y realiza pruebas de diagnostico en el equipo de sitio de célula.
1.1.1.5 Transceptores de Radio:
Los transceptores de radio que se utilizan son FM de banda angosta, con una frecuencia de audio de 300 Hz a 3 KHz y una desviación de frecuencias de +/- 12 KHz para una modulación al 100%. Esto corresponde a un ancho de banda de 30 KHz usando la regla de Carson. Cada célula contiene un transmisor y dos receptores de radio sintonizados a la misma frecuencia. Se selecciona a cualquier receptor de radio que detecte la señal más fuerte.
1.1.1.6 Interconexiones del sistema:
Las líneas telefónicas terminadas a cuatro hilos se utilizan para conectar los centros de conmutación a cada uno de los sitios de la célula. Existe un circuito troncal de cuatro hilos asignado para cada uno de los canales del usuario de la célula, pero además debe haber por lo menos un circuito a cuatro hilos para conectar el conmutador a un controlador de sitio de célula como canal de control.
1.1.1.7 Unidades de Telefonía Móvil:
Las unidades de teléfonos móviles están constituidas por una unidad de control, un transceptor de radio, una unidad lógica y una antena móvil. La unidad de control hospeda 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 maneja al transceptor y las unidades de control.
1.1.1.8 Protocolo de Comunicaciones:
El protocolo de comunicaciones es el que maneja la manera en que una llamada telefónica se realiza. Los protocolos celulares son distintos entre países.
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1.1.1.9 Enlaces:
Sirven para conectar la Radio Base con el MSC, entre MCSs o entre MSC y otras redes. Estos enlaces pueden ser inalámbricos (por ejemplo a través de microondas) o cableados mediante fibra óptica o cobre.
1.1.1.10 Portadora:
Es la frecuencia principal, encargada de llevar información. En una comunicación celular se utilizan 2 portadoras, una para transmisión y otra para recepción. En una celda se dispone de un conjunto de portadoras. Un mismo canal puede transmitir varias portadoras.
1.1.1.11 Ancho de Banda:
Conjunto de frecuencias o espectro que es ocupado por la señal. Depende de factores como la tecnología, velocidad de transmisión, ruido en el canal.
1.1.1.12 Banda de Frecuencia:
Conjunto de frecuencias que se asignan a un operador de telefonía celular para utilizar en las comunicaciones celulares.
1.1.1.13 Canal:
Frecuencia utilizada para enviar información o realizar operaciones de control. Existen dos tipos de canales. •
Canal de Usuario o Voice Channel: puede ser para transmisión (uplink channel) o para recepción (downlink channel).
•
Canal de Control: utilizados para establecimiento, mantenimiento y desconexión de la llamada.
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1.1.1.14 Celda o células:
Área geográfica en la que se utiliza una determinada frecuencia para dar cobertura celular. Puede tener diferentes formas, por lo general se consideran hexagonales. Existen diferentes tipos de celdas según el tamaño: macroceldas, microceldas, femtoceldas. Las celdas pueden ser adyacentes o estar superpuestas ya sea parcial o completamente.
(a)Celdas cuadradas tienen 4 vecinos a una distancia d y 4 vecinos a una distancia 1.414d. (b)Celdas hexagonales tienen 6 vecinos a una distancia d. Figura 1.1 Celdas
Las celdas hexagonales son geométricamente apropiadas.
1.1.1.15 Reuso de Frecuencia:
Es utilizar las mismas frecuencias en diferentes celdas separadas por una distancia mínima para evitar la interferencia por canal compartido. La distancia depende del radio de la celda. Esto permite utilizar mejor el espectro y soportar una mayor cantidad de usuarios en la red.
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Figura 1.2 Generalmente se utilizan arreglos de 7 celdas (factor de reuso), las frecuencias se reutilizan a una distancia mínima para evitar interferencias.
1.1.1.16 Handover:
También conocido como Handoff. Es el procedimiento que permite el paso de un canal a otro sin perder conexión, puede ocurrir en una misma celda (inter-cell) o de una celda a otra (intracell). El proceso de handover es imperceptible y transparente para el usuario pues tarda milisegundos. Existen varios tipos de handoff entre ellos: •
Hard Handoff (movilidad a baja velocidad)
•
Soft Handoff (movilidad a alta velocidad).
1.1.1.17 Codificación:
Adecuar la señal para adaptarla al medio de transmisión. La codificación permite reducir el BER (errores en la transmisión), una mejor sincronización (recuperación de señal de reloj) y apropiada forma del espectro (reducción de la componente continua).
1.1.1.18 Modulación:
Es la alteración sistemática de la portadora (generalmente una señal de alta frecuencia) de acuerdo a la señal modulante (señal en banda base). Se requiere de un equipo
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modulador/demodulador tanto en recepción como en transmisión para recuperar la información correctamente. Algunos tipos de modulación digital son: •
Modulación de Amplitud (ASK)
•
Modulación de frecuencia (FSK)
•
Modulación de fase (PSK)
•
Modulación de cuadratura (QAM).
1.2
Métodos de Acceso
En la comunicación celular, un aspecto muy importante es el método de acceso utilizado por los dispositivos móviles para conectarse a las radios bases, también se conoce como Interfaz aire o Common Air Interface (CAI). Estas técnicas o métodos de acceso permiten que varios usuarios simultáneamente mantengan comunicación utilizando los mismos recursos, a eso su nombre técnicas de acceso múltiple.
Un equipo o una estación no ocupa la capacidad total del enlace, por lo tanto lo mejor es compartirlo para obtener un mejor rendimiento y permitir una mayor cantidad de usuarios.
Es importante no confundir el término acceso múltiple con multiplexación aunque se basan en los mismos principios. La multiplexación es la asignación fija de un ancho de banda a cada uno de los usuarios, los que generalmente no son remotos, debido a que sus requerimientos no varían en el tiempo o lo hacen con muy poca frecuencia. Los recursos de ancho de banda alcanzan para todos los usuarios. Algunos tipos de multiplexación son: FDM, TDM, WDM, CDM, OFDM.
El acceso múltiple se lleva a cabo entre sitios remotos, por ejemplo, comunicaciones satelitales y celulares. La asignación de recursos es dinámica en función de las necesidades de los usuarios. Esto se realiza a costa de la perdida de una pequeña fracción de tiempo y/o ancho de banda. Los recursos no alcanzan para todos por lo que existe una pelea entre los usuarios por obtener ancho de banda.
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Existe una variedad de técnicas de acceso múltiple con sus respectivas ventajas y desventajas frente a otras. Las diferentes tecnologías celulares pueden combinar varias técnicas de acceso para aumentar la capacidad del sistema. Sin embargo, no todas son compatibles entre sí, lo cual es un factor fundamental para tomar en cuenta al realizar la migración de una tecnología a otra, por ejemplo un terminal GSM (combina TDMA y FDMA) no es compatible con una red CDMA pero si con una red UMTS (utiliza WCDMA como Interfaz aire).
1.2.1 FDMA (Acceso Múltiple por División de Frecuencia - Frequency Division Multiple Access):
Los sistemas que trabajan con FDMA consisten en dividir o segmentar el ancho de banda disponible para obtener varios canales los cuales transmiten continuo, es decir, todo el tiempo. En cada canal de un ancho de banda limitado se transmite una portadora. Además, se dejan bandas de guarda entre cada canal para evitar interferencias.
Figura 1.3 Canales y bandas de guarda en FDM
Las señales que comparten el mismo recurso pueden interferirse mutuamente. Estas se consideran tolerables en cuanto se puede entender el mensaje. Es decir, el límite permitido de interferencia es tal que las señales de un canal, no incrementan la probabilidad de error de otro.
El FDMA se utiliza principalmente en sistemas analógicos como AMPS (Advanced Mobile Phone System) y en sistemas satelitales. En comunicaciones celulares se combina con otras técnicas de acceso múltiple para lograr una mayor capacidad.
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Las desventajas de este tipo de acceso son los intervalos sin transmisión donde se desperdicia el canal y la implementación de filtros de precisión para reducir interferencias. Una clara ventaja es que no requiere sincronización y estos sistemas son más simples.
1.2.1.1 OFDM (Multiplexación por Division de Frecuencias Ortogonales – Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Un caso particular de FDM es OFDM, que consiste en utilizar frecuencias ortogonales para la multiplexación de señales. En FDM se produce un desperdicio de ancho de banda por tener que separar las frecuencias para evitar interferencia entre los canales.
Figura 1.4 Con FDM existe ineficiencia debido a las bandas de guarda.
En cambio al utilizar frecuencias ortogonales entre si, las subportadores pueden traslaparse (Figura 1.5) permitiendo más cantidad de canales y mayores anchos de banda por canal. Además OFDM presenta claras ventajas frente a FDM en lo que se refiere a la interferencia ya que sus portadoras son ortogonales (el ciclo debe ser múltiplo de 1/T).
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Figura 1.5 Con OFDM se utiliza mejor el espectro.
1.2.1.2 OFDMA (Acceso Multiple por Division de Frecuencia Ortogonal – Orthogonal Frequency Division Multiple Access)
OFDMA al igual que OFDM utiliza subportadoras sin espaciamiento entre si, sin embargo, las subportadoras son divididas en subgrupos a los que se conoce como subcanal. Las subportadoras que forman un subcanal no deben ser adyacentes.
Figura 1.6 (a) OFDMA: Subportadoras del mismo color representan un mismo subcanal. (b) Multiplexación OFDM vs. Acceso OFDMA
Scalable OFDMA (SOFDMA) añade escalabilidad a OFDMA por medio de mantener constante el espaciamiento entre las subportadoras, pero asigna anchos de banda variable según la necesidad del canal. Logra reducir la complejidad de canales de bajo ancho de banda y aumenta el rendimiento de canales de gran ancho de banda (SOFDMA se utiliza en Mobile WIMAX).
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OFDM/OFDMA/SOFDMA son técnicas utilizadas por redes inalámbricas de datos WIFI y WIMAX así como en tecnologías ADSL y WiMedia UWB. Sin embrago, también se han empleado en sistemas celulares, por ejemplo Motorota ha realizado pruebas donde se han logrado anchos de banda de hasta 300 Mbps y movilidad de 100 Km/h (a 20 Mbps) sin perder la conexión al realizar handover.
1.2.2 TDMA (Time Division Multiple Access – Acceso Multiple por Division de Tiempo):
TDMA consiste en dividir el tiempo en ranuras (time slots). Cada usuario dispone de todo el ancho de banda para transmitir pero solo por un espacio limitado de tiempo.
A un mismo usuario se puede asignar varias ranuras, por lo tanto el canal de un usuario correspondería al total de ranuras que dispone.
Figura 1.7 Ranuras de tiempo en TDM
1.2.2.1 TDM Síncrono:
En el caso síncrono se pre-asignan las ranuras temporales y fijan a la fuente. Se transmiten las ranuras con o sin información, lo cual genera un desaprovechamiento del canal.
1.2.2.2 TDM Estadístico:
En el caso de TDM estadístico se realiza una reserva dinámica bajo demanda de las ranuras temporales. No se asigna ranura si no hay información para transmitir, lo que permite mejorar el rendimiento.
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Figura 1.8 TDM Síncrono versus TDM estadístico. Hay 4 fuentes A, B, C y D. En el primer ciclo C y D no tienen para transmitir.
Las señales que comparten el mismo recurso pueden interferirse mutuamente. Estas se consideran tolerables en cuanto se pueda entender el mensaje, es decir, el límite permitido de interferencia es tal que las señales de un canal, no incrementan la probabilidad de error de otro. El TDMA se utiliza en sistemas digitales como D-AMPS (Digital-Advanced Mobile Phone System) y USDC (US Digital Celular). TDMA requiere de sincronismo y mecanismos de cancelación de interferencia inter símbolo a múltiples trayectos. Sin embargo, permite la transmisión discontinua o a ráfagas, y es fácil la asignación de múltiples ranuras a un usuario.
1.2.3 CDMA (Code Division Multiple Access – Acceso Múltiple por División de Código):
Las diferentes estaciones transmiten simultáneamente y ocupan todo el ancho de banda o espectro de frecuencias. Este método consiste en la aplicación de la técnica de espectro expandido (spread spectrum), utilizada en algunas aplicaciones militares desde los años 40.
Las señales se separan mediante un código diferente para cada una, estos códigos ensanchan la señal para ocupar un ancho de banda mayor al que normalmente se utilizaría.
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Figura 1.9 CDMA transmite todo el tiempo y utiliza todo el espectro de frecuencias.
Existen varios tipos de CDMA según la técnica utilizada para expandir el espectro: •
FH-CDMA: Frequency Hopping
•
DS-CDMA: Direct Sequence
•
TH-CDMA: Time Hopping.
•
TD-CDMA: Time Sequence.
•
HM-CDMA: Hybrid Modulation.
•
MC-CDMA: Multi Carrier.
1.2.3.1 WCDMA (Wideband Code Division Media Access – Acceso Múltiple por Division de Código de Banda Ancha):
Este interfaz aire se basa en DS-CDMA. No obstante, además de efectuar un ensanchamiento del espectro por secuencia directa (Spreading) también realiza una alternación de la señal (Scrambling) previa a su transmisión.
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Figura 1.10 Proceso de Spreading, Scrambling y modulación en WCDMA.
WCDMA es utilizado como método de acceso por los sistemas de tercera generación UMTS y FOMA. En el Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles (UMTS) la técnica WCDMA permite tener una capacidad 8 veces superior a CDMA.
1.2.4 DUPLEXADO:
La comunicación puede ser de tres tipos: Simplex (en un sólo sentido), Half Duplex (en dos sentidos pero de forma alternada) y Full Duplex (en dos sentidos de manera simultánea).
Existen dos métodos para realizar la comunicación full duplex en los sistemas celulares: FDD y TDD.
1.2.4.1 FDD: Frequency Division Duplex
Se utiliza dos canales simples separados que se utilizan simultáneamente cada uno posee frecuencia fija. El canal que transmite de la radio base al terminal se conoce como canal directo, y el canal que transmite del terminal a la radio base se conoce como reverso.
Esta técnica se llama división de frecuencias dúplex, FDD (Frequency Division Duplex); las dos bandas del espectro son separadas por una banda de guarda para aislar las dos señales.
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Figura 1.11 FDD es ideal para servicios simétricos.
1.2.4.2 TDD: Time Division Duplex
Consiste en dividir en el tiempo un canal simple. Una parte del tiempo se utiliza para transmitir de la radio base al terminal y la otra parte del terminal a la radio base. Los tiempos son muy pequeños de forma que es imperceptible para el usuario. TDD se utiliza principalmente para aplicaciones asimétricas.
Esta técnica requiere de un tiempo de guarda entre el flujo de transmisión y recepción.
Figura 1.12 TDD es ideal para servicios asimétricos.
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1.3
Procesamiento de llamadas
Para que se produzca una llamada telefónica sobre una red celular es necesario el uso de dos canales de voz full dúplex simultáneamente, uno se llama canal de usuario y el otro canal de control. La estación base, transmite y recibe, y se llama canal de control directo y canal de voz directo, la unidad móvil, transmite y recibe con el control y los canales de voz diversos.
La ejecución de una llamada dentro de un sistema celular es muy semejante al de telefonía pública conmutada. Cuando una unidad móvil se enciende, se produce una serie de procedimientos de arranque y luego se prueba la intensidad de la señal recibida en todos los canales de usuario prescritos. La unidad móvil automáticamente se sintoniza al canal con la intensidad de la señal de recepción más fuerte y se sincroniza para controlar la información transmitida por el controlador de sitio de célula. La unidad móvil interpreta la información y continúa monitoreando el o los canales de control, además busca automáticamente en forma periódica para cerciorarse que está utilizando el mejor canal de control.
En un sistema celular, las llamadas se pueden realizar entre una línea compartida y un teléfono móvil o entre dos teléfonos móviles.
1.3.1 Llamada de línea a móvil:
En una llamada de línea a móvil, el centro de conmutación de un sistema celular recibe una llamada de una línea compartida a través de una línea interconectada dedicada, desde la red telefónica pública conmutada. El conmutador traslada los dígitos marcados y determina si la unidad móvil, a la cual la llamada está dirigida, está colgada u ocupada. Si la unidad móvil está disponible, el conmutador vocea al suscriptor móvil. Siguiendo una respuesta de voceo de la unidad móvil, el conmutador establece un canal desocupado e instruye a la unidad móvil que se sintonice en ese canal. La unidad móvil envía una confirmación de la sintonización del canal por medio del controlador en el sitio de la célula y después envía un tono de progreso de llamada al teléfono móvil del suscriptor, ocasionando que él suene. El conmutador termina los tonos de progreso, cuando recibe una indicación afirmativa que el suscriptor ha contestado el teléfono y la conversación entre dos personas se inicia.
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1.3.2 Llamada de móvil a línea:
Para que un suscriptor pueda llamar a una línea compartida, debe introducir el número de llamado en la memoria de la unidad, utilizando los botones de tono o de pulso en la unidad del teléfono. Luego oprime la tecla para enviar, la cual transmite el número marcado, así como el número de identificación del suscriptor móvil al conmutador. Si el número de identificación es válido, el conmutador dirige la llamada sobre una interconexión de línea terminada a la red de telefonía pública, lo cual termina la conexión a la línea compartida. Usando el controlador de sitito de célula, el conmutador determina a la unidad móvil que sintonice ese canal. Luego que el conmutador compruebe que la unidad móvil esta sintonizada al canal estipulado, el suscriptor móvil recibe un tono de llamada en progreso, perceptible del conmutador. Después que la persona a la que se llamó levante el teléfono, el conmutador termina los tonos de llamada en progreso y la conversación puede iniciarse.
1.3.3 Llamada de móvil a móvil:
Para poder realizar una llamada de móvil a móvil, el que llama introduce el número marcado en la memoria de la unidad, por medio del teclado en el dispositivo de teléfono y después oprime la tecla enviar. El conmutador recibe el número de identificación del que llama y el número marcado, y después establece si la unidad a la que llama está disponible para recibir una llamada. El conmutador envía un comando de voceo a todos los controladores de sitio de célula y el que es llamado (el canal puede estar en cualquier parte del área de servicio) recibe un llamado. Luego de un voceo positivo del que fue llamado, el conmutador asigna a cada uno, un canal de usuario desocupado y les instruye que se sintonicen a su canal respectivo. Entonces el teléfono del que se está llamando suena. Cuando el sistema recibe una noticia de que el teléfono al que están llamando ha contestado, por lo que, el conmutador termina el tono de llamada progresiva y la conversación puede iniciarse.
Cuando un suscriptor móvil desea iniciar una llamada, y los canales de usuario están ocupados, el conmutador envía un comando de reintento instruyendo al suscriptor que vuelva a intentar la llamada por medio de una célula vecina. Si el sistema no puede distribuir un canal de usuario por medio de la célula vecina, el conmutador transfiere un mensaje de intercepción a la unidad móvil que esta llamado por medio del canal de control. Cada vez que llame a un suscriptor móvil
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que este ocupado, el que llama recibe una señal de ocupado. Por otra parte, si el número que se está marcando no es válido, el sistema envía un mensaje grabado por medio del canal de control o proporciona un aviso de que la llamada no puede procesarse.
1.4
Control de Flujo
El Control de Flujo o entrega, es un proceso de los sistemas celulares que permite transferir llamadas que ya están en proceso desde un controlador de sitio de célula a otro conforme las unidades móviles se mueven, de célula a célula, dentro de la red celular. Los computadores en las estaciones del controlador del sitio de célula, transfieren llamadas de célula a célula, con un mínimo de interrupción y sin degradación alguna en la calidad de transmisión. El algoritmo de decisiones de control de flujo se basa en las variaciones de la intensidad de la señal. Cuando una llamada está en proceso, el centro de conmutación monitorea la intensidad de la señal recibida de cada canal de usuario, si el nivel de la señal de un canal ocupado cae debajo de un nivel umbral determinado, para un intervalo de tiempo dado, el conmutador realiza un control de flujo, si existe un canal vacante. La operación de control de flujo re-enruta la llamada por un sitio de célula nuevo.
El proceso de control de flujo o entrega, necesita de aproximadamente 0.2 segundos. Los parámetros de control de flujo permiten la transferencia optimizada basada en una carga de tráfico del sitio de célula y el terreno que lo rodea. Cuando el nivel de la señal cae a menos del nivel útil y no existen canales utilizables de intercambio, se produce un bloqueo o pérdida de una llamada. Para ayudar a evitar este bloqueo durante el proceso de control de flujo o entrega, el sistema emplea un esquema de balanceo de cargas que libera los canales para el control de flujo y establece prioridades de control de flujo. Los programadores en el sitio del conmutador central actualizan continuamente el algoritmo de conmutación para corregir al sistema hasta acomodar las cargas de tráfico variantes.
1.5
Estructura del Teléfono Celular
Los teléfonos celulares pueden descomponerse en tres módulos: el modulo de RF (radiofrecuencia), el módulo de AF (audiofrecuencias) y el módulo lógico de control (CPU).
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Figura 1.13 Estructura de un teléfono celular.
1.5.1 Módulo de RF:
El modulo de RF, está a cargo de todas las señales que entran o salen del teléfono celular, el circuito receptor de RF filtra y demodula las señales recibidas. La salida del modulo se aplica al módulo de AF.
El teléfono celular usa un circuito sintetizador de frecuencia de precisión, que puede ajustarse a cualquiera de los 666 canales celulares asignados. El canal que se selecciona está determinado por el módulo lógico de control. A medida que el teléfono celular se mueve de una celda a otra, las frecuencias de transmisión y recepción se cambian considerando los canales disponibles de la nueva celda. Las indicaciones que señalan que frecuencias cambiar son recibidas como señales de información y son procesadas por un modem en el módulo lógico de control del equipo celular.
El circuito transmisor de RF recibe las señales de voz que provienen del módulo de AF y las señales de información que provienen de la unidad lógica de control, y las coloca sobre la portadora de RF apropiada, las filtra, las amplifica y las aplica a la antena. La frecuencia portadora de RF está determinada por la celda particular en la que se encuentre.
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El circuito sintetizador de frecuencia de canal, generalmente consta de un oscilador de base que trabaja en conjunto con un sintetizador de frecuencia de recepción y un oscilador de frecuencia de transmisión. El sintetizador de frecuencia de recepción recibe una señal digital de control del módulo lógico de control y produce un voltaje proporcional a la frecuencia deseada.
Un oscilador controlado por voltaje o Vco, convierte el voltaje proporcional en la señal del oscilador. El circuito de portadora de transmisión en similar. Las señales digitales de control del modulo lógico de control establecen un voltaje que es proporcional a la frecuencia deseaba. El voltaje proporcional excita a un Vco que produce la frecuencia del oscilador.
Figura 1.14 Módulo de Radiofrecuencia.
1.5.2 Módulo de AF:
El modulo de AF es el que está a cargo de la conversión de las señales de FI (frecuencia intermedia), originarias del modulo de RF en señales de voz, las que se pueden oír en el receptor del teléfono celular.
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Por lo general se incluye un segundo elemento receptor, el que produce señales de advertencia, como las señales de llamada. Los tonos de DTMF y la voz que proviene de un micrófono se filtran, se mezclan y se aplican al modulo de RF para ser modulados, junto con las señales de control provenientes de un modem en el modulo lógico de control. Una porción de la voz transmitida regresa al receptor como tono local. Las funciones de transmisión y recepción de AF están bajo control directo del modulo lógico de control.
Figura 1.15 Módulo de Audiofrecuencia.
1.5.3 Modulo Lógico de Control:
El módulo lógico de control es base de un teléfono celular, tiene una estructura similar a la de un computador. La CPU principal está encargada de controlar el teléfono celular con base en un conjunto de instrucciones permanentes grabadas en una memoria permanente (ROM). Se incluye una memoria temporal (RAM) que almacena variables tales como el canal de uso, el valor seleccionado de potencia del transmisor, etc., así como los resultados de cualquier comparación lógica u operación matemática requeridos cuando el programa del teléfono no esté corriendo. También se usa una memoria borrable (EPROM) para almacenar información que es exclusiva de cada teléfono, como por ejemplo el número asignado al teléfono celular.
El módulo lógico de control tiene el control directo de los módulos de AF y de RF, así como el generador de DTMF.
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Como el teléfono celular es una parte activa de la red celular, por lo que debe estar en contacto constante con la red. Además de las señales de voz y de DTMF, el teléfono celular debe transmitir y recibir información de la estación de celda en uso. Un CI de modem se usa para añadir información a la señal transmitida e interpretar las órdenes e información provenientes de la red celular.
La CPU también se hace cargo del funcionamiento del CI del controlador celular. Este controlador celular es generalmente un ASIC sofisticado que es responsable de la interconexión con el sistema de presentación visual y del teclado del teléfono celular, además realiza los ajustes de los sintetizadores de frecuencia de transmisión y recepción en el modulo de RF.
Figura 1.16 Módulo Lógico de Control.
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1.6
Problemas en los Teléfonos Celulares
Los teléfonos celulares presentan algunas desventajas las que no son necesariamente una falla o defectos en el diseño, sino más bien parte de la naturaleza del producto, la gran mayoría se produce por problemas entre el teléfono celular y una estación de celda. Los problemas más esenciales son:
1.6.1 Perdida de la Señal:
Este problema se produce porque en las señales de radio en la gama de 800 a 900 MHz (banda de las comunicaciones celulares) las señales tienden a moverse sólo en línea recta a partir de su antena. Estas ondas de radio de alta frecuencia son debilitadas o atenuadas por la humedad de la atmósfera, reflejada por edificios y superficies lisas tales como agua y pueden ser bloqueadas completamente por obstáculos geográficos grandes como montañas y colinas.
Cuando el teléfono celular esta en movimiento, la intensidad de la señal que recibe puede disminuir lo suficiente, como para causar interrupciones breves de la señal recibida, y en peores casos puede impedir que la señal transmitida llegue a la estación celda. Estas perdidas de señal se pueden observar como una o mas pausas de duración variable en la recepción, dependiendo de la severidad de la circunstancia.
Otra razón por lo que se producen las perdidas de señal son cuando uno se aproxima a la región fronteriza de un área de servicio en la que no halla otras estaciones que acepten la transferencia de su conversación. Se notará un debilitamiento gradual de la señal hasta que comiencen pérdidas breves de la señal, las que pueden empeorar hasta quedar completamente desconectado.
Los controles de la estación de celda están diseñados para pasar por alto perdidas menores de señal sin interrumpir la comunicación, sin embargo perdidas de señal continua o prolongada pueden provocar que la estación de celda lo desconecte.
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1.6.2 Zonas Muertas:
Las zonas muertas se producen por las mismas causas que las perdidas de señal, aunque el área de cobertura débil se presenta a escala mucho mayor. Las perdidas de la señal recibida puede ser tanto tiempo que la estación de celda interpreta esta perdida como haber colgado, la que responde dejando libre el canal perdido, reasignando los canales según lo necesiten otras llamadas.
Las señales son absorbidas o reflejadas, evitando que las ondas de radio se propaguen hasta el área deseada. Una manera de eliminar las zonas muertas es cambiando la localización de la estación de celda dividiéndola para añadir estaciones adicionales que cubren el área con problemas. Superficies con colinas, montañosas o urbes densas,
generalmente presentan
zonas muertas.
1.6.3 Problemas de Batería:
La alimentación de los teléfonos celulares se realiza por medio de paquetes de baterías recargables de Níquel/Cadmio, las cuales poseen una densidad de energía algo menor a las baterías no recargables.
Los inconvenientes que presentan las baterías de NiCad es que cuando se descargan regularmente hasta los mismos niveles y luego se recargan, puede provocar que las baterías generen memoria, es decir que funcionen de manera correcta solo hasta el punto en el que normalmente se descargan, y si las baterías se utilizan mas allá de este punto, no tendrían la cantidad de energía requerida para alimentar el circuito.
Este problema no ocurre de un día a otro, algunas veces la memoria puede contrarrestarse haciendo pasar la batería por varios ciclos de descarga/recarga completa. Esto puede lograrse simplemente si no se pone el teléfono en su estación de carga durante uno o dos días de uso normal y luego dejando que se recargue completamente.
Las celdas de NiCad pueden dejar de funcionar sencillamente por desgaste normal que produce la carga y descarga constante.
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Actualmente se esta desarrollando el uso de baterías níquel/metal y litio/ion las que entregan mejoras como mayor capacidad y ausencia de memoria.
1.6.4 Problemas con la Intimidad
El teléfono celular es en gran medida un radiotransceptor. El enlace entre el teléfono celular y la estación de celda más cercana esta compuesto por ondas electromagnéticas publicas. Por lo que, el problema que ocurre es que cualquier persona con un receptor sintonizado ya sea a su canal de frecuencia de transmisión o recepción podrá oír por lo menos la mitad de la conversación que ocupa ese canal, ya que la transmisión y recepción se realizan a dos frecuencias diferentes.
Este es un problema para las personas que les preocupa su intimidad. Cuando un teléfono celular esta en movimiento, hay un cambio de canales de conversación cuando se realiza la transferencia entre celdas. Un oyente indiscreto tendría que seguirlo y poder buscar entre los 666 canales el correspondiente a la conversación, lo que es casi imposible hasta para profesionales expertos en radio.
Este incomodo problema se esta solucionando con una nueva generación de accesorios de teléfonos celulares que emplean procesamiento digital de señales y técnicas de compresión para codificar la voz transmitida y decodificar la voz recibida en el teléfono de destino. La persona que realiza la llamada también debe tener un acceso similar con el mismo patrón de seguridad. Cualquier señal de voz transmitida por ondas electromagnéticas publicas estaría codificada y seria incoherente para cualquier persona que pudiera escuchar sin un decodificador codificado correctamente.
1.7
Características de los Sistemas Celulares
1.7.1 Cobertura:
En los sistemas celulares la cobertura se refiere a las zonas geográficas en las que se va a prestar el servicio. Se busca utilizar la tecnología más apropiada que permita una máxima
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cobertura con un mínimo de estaciones base, manteniendo los parámetros de calidad exigidos por las necesidades de los usuarios. Lo ideal es permitir al usuario acceso al servicio en cualquier lugar, a nivel nacional e internacional, lo que involucra acuerdos de interconexión entre diferentes operadoras para extender el servicio a otras áreas de influencia a las áreas donde cada red ha sido diseñada.
1.7.2 Capacidad:
La capacidad es el concepto que se refiere a la cantidad de usuarios que se pueden atender simultáneamente. Este es un factor relevante, ya que del adecuado dimensionamiento de la capacidad del sistema, según demanda del servicio va a depender la calidad de servicio que se entregue al usuario. Se utilizan técnicas para aumentar esta capacidad como lo es la reutilización de frecuencias, la asignación adaptativa de canal, el control de potencia, saltos de frecuencia, algoritmos de codificación, diversidad de antenas en la estación móvil, entre otras.
1.7.3 Diseño de Celdas:
La estructura de las redes de los sistemas celulares se diseña teniendo en cuenta la necesidad de superar los obstáculos y manejar las características propias de la radio propagación. Hay factores que establecen limitaciones fundamentales en el diseño y ejecución de los sistemas celulares, como lo son el poder disponer de un radio enlace directo para cada usuario, predecir las características de la señal en zonas urbanas donde la densidad de usuarios es mas alta y las edificaciones tienen gran influencia en la propagación.
Los elementos que manejan la radio propagación son complejos y múltiples, y la mayor parte se atribuye a fenómenos que sufren las ondas electromagnéticas en su transporte como la reflexión, difracción, dispersión, en general perdidas de propagación. Los requerimientos para reducir el efecto de estos fenómenos en las comunicaciones son definidos de diversas maneras dependiendo de la tecnología usada.
El diseño implicará la utilización de celdas de diferentes radios y las antenas de las estaciones base presentarán diferentes alturas y potencias de transmisión, dependiendo la capacidad y
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cobertura necesaria en el área de influencia de las redes. De aquí surgen los sistemas macrocelulares, microcelulares y picocelulares.
1.7.3.1Sistemas Macrocelulares:
Los sistemas macrocelulares son los modelos de comunicación mas frecuentes para operación celular. Tienen un alcance de 1 a 30 Km., por lo que se utilizan principalmente para el manejo del tráfico originado por usuarios que se encuentran en movimiento a gran velocidad, disminuyendo de esta forma el número de handoff y aumentando de esta manera la calidad del servicio al reducir la probabilidad de caída de llamadas.
1.7.3.2 Sistemas Microcelulares:
Los sistemas Microcelulares tienen un rango de alcance de 100 y 1000 metros. Estos sistemas permiten aumentar la capacidad de la red, por lo que se produce un mayor manejo de tráfico y hace posible la utilización de potencias de transmisión muy bajas. Para los operadores esta ventaja se ve reflejada en una mejor cobertura, bajos costos de la red por suscriptor y mayor eficiencia en la operación del sistema. Entre los requerimientos de los sistemas microcelulares están la coexistencia e interoperabilidad con los sistemas ya instalados, necesitándose un desarrollo mínimo de ingeniería para su diseño.
1.7.3.3 Sistemas Picocelulares:
Estos sistemas son el resultado de reducir mucho el tamaño de las celdas, y el área que se cubre con ellos es menor a 100 metros. Lo que se produce al disminuir el tamaño de la celda es un aumento en la capacidad, mejor manejo de trafico, ya que las picoceldas se utilizan para brindar cobertura en las zonas identificadas como de muy alto trafico, tales como centros de negocios o centros comerciales, donde los usuarios tienen un patrón de comportamiento de baja movilidad y se encuentran en un ambiente cerrado.
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Figura 1.17 Diseño de Celdas.
1.7.4 Manejo del handoff:
El handoff es el proceso de pasar una llamada de un canal de voz en una celda a un nuevo canal en otra celda o en la misma, a medida que el usuario se mueve a través de la red. El manejo de estas transiciones es un factor vital para garantizar la continuidad de las comunicaciones tanto de voz como de imágenes y datos, caso en el que es muy critica la perdida de información.
1.7.5 Movilidad:
Los sistemas celulares, comprenden tanto la movilidad personal como la movilidad del terminal. La movilidad personal describe que el usuario tenga acceso a los servicios en cualquier terminal ya sea alámbrico o inalámbrico, sobre la base de un número único y personal y sobre la capacidad de la red para proveer de esos servicios de acuerdo al perfil del servicio del usuario.
La movilidad del terminal se refiere a la capacidad de un terminal inalámbrico de tener acceso a servicios de telecomunicaciones desde diferentes sitios mientras este en movimiento, y a la capacidad de la red para identificar, localizar y seguir ese terminal.
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1.7.6 Calidad:
La calidad es un factor muy importante a la hora de contratar un servicio de telefonía móvil, el usuario debe tener en cuenta consideraciones como el precio, las características de operación del dispositivo portátil, la disponibilidad de una variedad de servicios, la duración de la batería, la cobertura geográfica y la posibilidad de disfrutar el servicio en áreas diferentes a la que esta suscrito, además de una buena calidad de transmisión de voz y datos.
Para los operadores, la calidad también es un factor indispensable, ya que es conveniente lograr la rentabilidad de sus negocios en paralelo con la satisfacción de sus clientes, el dimensionar de manera óptima las redes con una proporcionada relación costo-beneficio, reducir los costos de operación y mantenimiento, utilizar de manera eficiente el espectro radioeléctrico, y contar con mecanismos que permitan perfeccionar la operación del sistema en relación a los nuevos avances tecnológicos.
Al hablar de calidad, el concepto as ampliamente aceptado es el de calidad de servicio también conocido como QoS (Quality of Service) y que la ITU-T define como “el efecto colectivo de funcionamiento del servicio que determina el grado de satisfacción al usuario”. Se pueden identificar tres aspectos que conforman la calidad de servicio:
1. La accesibilidad de la red, se refiere a la disponibilidad de recursos de red suficientes para conectarse a un servicio: cobertura, disponibilidad de la red, etc. 2. La accesibilidad del servicio, incluye los aspectos relacionados con la disponibilidad del servicio: caídas, calidad de voz, throughput, etc.
1.7.6.1 Principales parámetros de medida de la calidad
Es importante destacar que los aspectos de calidad que se pueden evaluar han de ser innumerables de alguna manera, por lo tanto se deben fijar para ellos metas alcanzables por los operadores móviles con las tecnologías disponibles en cada momento, y han de cumplir unos criterios de satisfacción óptimos para los clientes.
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Los parámetros de medida de la calidad de las redes y servicios móviles son de muchos tipos, y tener en cuenta uno u otro depende del tipo de servicio que se este presentando en la red. Se pueden dividir en tres aspectos ya mencionados:
Figura 1.18 Aspectos técnicos de la Calidad de Servicio.
1.7.6.1.1 Accesibilidad de la red, en este aspecto se incluyen parámetros como: •
El nivel de potencia recibido.
•
La disponibilidad de la red.
1.7.6.1.2 Accesibilidad del servicio, se incluyen parámetros como: •
El tiempo de acceso a un servicio.
•
Las indisponibilidades del servicio.
•
El resultado del acceso al servicio.
1.7.6.1.3 Integridad del servicio, en este último aspecto se incluyen parámetros como: •
Las caídas del servicio.
•
La calidad de la señal vocal.
•
La calidad de la transmisión de datos.
•
El tiempo de navegación
53
•
La velocidad de acceso a un servicio o velocidad de transmisión (throughput).
•
La efectividad del servicio.
1.7.7 Flexibilidad y Compatibilidad:
Una red con cubrimiento global (Red Digital de Servicios Integrados, Redes celulares Análogas, Red Telefónica Publica Conmutada, Redes de datos, Redes Satelitales), debe soportar la interacción con redes de diferentes tipos, y debe suministrar las interfaces adecuadas para la interoperabilidad, además poseer elevados niveles de gestión que permitan realizar cambios en su estructura inicial sin causar traumatismos en el funcionamiento.
1.7.8 Costos de Infraestructura:
Estos costos lo que buscan es que el dimensionamiento de la red minimice el número de celdas, la cantidad de equipos, sus costos de operación y mantenimiento.
1.7.9 Convergencia de Servicios:
El término convergencia se refiere a la integración de diversos aspectos para lograr un funcionamiento armonioso, y en el caso de los servicios la mejor forma de definirlo seria como la entrega de varios servicios en un mismo dispositivo. Por ejemplo voz, mensajes, televisión, email, etcétera.
1.7.9.1 Voz:
La voz sobre IP (VoIP) es el servicio principal para lograr la convergencia. Este servicio reemplazara la voz a través de conmutación de circuitos. Dependiendo del medio que se utilice se habla de VoIP sobre 3G, WIMAX, WiFi. Un término relacionado es la telefonía sobre IP (ToIP). Desde el punto de vista técnico la VoIP es la tecnología que permite enviar voz en una red IP, mientras que la ToIP es la manera como se presta el servicio de voz y como se lo cobra.
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Otro servicio que se puede agregar en esta categoría es Push to talk sobre IP. Para estos servicios es indispensable la calidad del servicio, el handover y garantizar la continuidad del servicio pese a utilizar otro tipo de servicios como descargas o navegación.
1.7.9.2 Televisión:
Para la televisión existen varios conceptos relacionados, como por ejemplo Internet TV, se refiere a los canales tradicionales de televisión y nuevos canales exclusivos de Internet a los cuales puede tener acceso de forma gratuita y legal a través de Internet.
También esta IPTV, la que se refiere al contenido que es pagado y que se accede por medio de una plataforma IP, incluye a los canales del cable (broadcast y pay per view) y descargas de videos (VoD, Video on Demand).
Además, existe lo que se conoce como Movi TV, que es la televisión o videos en dispositivos móviles, servicio que es pagado.
El servicio de televisión incluye a los operadores de cable, las emisoras de canales locales y mundiales, así como también a los sitios de descargas de videos.
1.7.9.3 Roaming:
El roaming significa tener cobertura mundial entre redes, tener capacidad de utilizar otras redes como respaldo ante fallas, seleccionar la mejor red en función de calidad y costos, además tener acceso a contenidos locales y mundiales desde tu dispositivo.
1.7.9.4 Buzón de voz:
Se puede acceder a un buzón de voz, único e independiente. El que puede ser utilizado como un buzón laboral y personal consolidado, accesible en cualquier momento.
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1.7.9.5 Número único:
Uno de los objetivos de la convergencia es simplificar la vida al usuario, y el tener un número único sea para móvil o fijo se presenta como alternativa.
1.7.9.6 Billing:
La facturación o Billing, es otro de los servicios de la convergencia que resulta atractivo para los usuarios, ya que se obtiene una sola cuenta para pagar por Internet, cable, telefonía, descargas de contenido, etc.
1.7.9.7 Mensajes:
El objetivo es unificar los distintos tipos de mensajes, ya sea mensajes cortos (SMS), mensajes multimedia (MMS) y mensajería instantánea (IM).
Gracias al concepto always on es decir, siempre conectado y a través de acceso a Internet los mensajes instantáneos será la opción preferida y más rentable para los usuarios, la cual permite el envió de texto, fotos, sonidos, etc.
1.7.9.8 E-mail:
Tener el correo electrónico en un único buzón de entrada es una tendencia actual, por ejemplo BlackBerry permite tener unificados los correos Yahoo, Gmail, Hotmail y otros. Además permite el acceso al correo empresarial en todo momento.
1.7.10 Convergencia de Terminales:
Los terminales cada vez presentan mayores aplicaciones y mayor capacidad. La convergencia de los servicios se ve directamente relacionada con el desarrollo de los terminales, ya que los equipos tienen que ser capaces de soportar esos servicios. Los teléfonos cada vez combinan mejor las prestaciones ofrecidas por cámaras digitales, iPods, reproductores MP3, displays con resolución de alta calidad, etc.
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Y para poder lograr los objetivos de la convergencia se requieren que los terminales evoluciones en otros aspectos, como se nombran a continuación.
1.7.10.1 Múltiple acceso:
Los teléfonos deben soportar distintas tecnologías como los son 3G, WLAN, WPAN, WMAN, xDSL, y para ellos deben soportar múltiples técnicas de acceso como CDMA, OFDMA, TDMA. Un ejemplo concreto es que muchos celulares actualmente incluyen bluetooth y WiFi.
1.7.10.2 Múltiples frecuencias:
Los dispositivos también deben ser multibandas para poder ofrecer los servicios, como por ejemplo roaming mundial. Entre las bandas mas utilizadas tenemos: 450, 850, 900, 1700, 1800, 1900, 2100, 2600, 5000 MHz.
1.7.10.3 Personalización:
La personalización del terminal es muy importante, para lo cual se requiere de manejo de perfiles que permitan utilizar diferentes terminales sin que eso signifique un cambio en la experiencia del usuario. IMS (IP Multimedia Subsystem) soporta este tipo de funcionalidad para lo cual se requiere de autentificación. Otra opción es por medio de utilizar tarjetas ISIM, que reemplazarían a las SIM y USIM.
1.8
Proceso de Estandarización
La ITU (International Telecommunication Union) es la entidad intergubernamental creada en 1825 encargada de regular las labores de estandarización técnica, de negociar el espectro radioeléctrico y de guiar a los estados en la conciliación de los marcos jurídicos para la prestación de los diferentes servicios.
Los sistemas de tercera generación reciben el nombre de IMT-2000 por la ITU. Por el lado estrictamente europeo, en 1988 se fundó la ETSI (European Telecommunication Standard
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Institute), que viene a ser el equivalente a ITU en Europa, la que debe colaborar con la ITU, en la definición y control de los estándares técnicos globales existentes o en preparación.
Los grandes objetivos de IMT -2000 son: •
Personalización: servicios de comunicación personal a través de un uso eficiente del espectro y mejora de terminales.
•
Globalización: usuarios serán capaces de comunicarse y recibir servicios uniformes en cualquier lugar del mundo con un único terminal.
•
Multimedia: servicios multimedia con alta velocidad y calidad de transmisión. Para lo cual se definieron las siguientes velocidades: 144 Kbps a alta movilidad, 384 Kbps en exteriores a baja movilidad y 2 Mbps en ambientes interiores. Los servicios debían ser para ambientes públicos, privados y de negocios.
En el camino de una nueva generación de comunicaciones inalámbricas, y analizando las tendencias más relevantes en el camino evolutivo, el proyecto IMT-2000 formó dos grupos para la normalización de redes terrenales: •
3GPP, proyecto de tercera generación para preparar la evolución del sistema GSM hacia el sistema UMTS/WCDMA.
•
3GPP2, proyecto para preparar el camino de la norma IS-95 hacia el acceso múltiple por división de código 2000 (CDMA 2000).
El 3GPP actualiza una nueva versión de la norma UMTS casi todos los años, la primera fue al R99, seguida del R4, R5, R6, R7 y ahora está trabajando en el R8.
1.8.1
Revisiones del 3GPP
1.8.1.1 R'99 (Release 1999):
Son las primeras normas del sistema UMTS, que fueron incluidas por el 3GPP en abril de 1999 y componen la base de la mayoría de los sistemas UMTS extendidos comercialmente en la el día de hoy. Soporte para las redes de radio GSM/GPRS/EDGE/WCDMA. Trabajando con un
58
espectro más eficiente y mejorando los servicios de voz y datos por la introducción de 5 MHz de portadora para UMTS.
1.8.1.2
R'4 (Release 4):
Proporciona soporte a mensajería multimedia, interconexión eficiente de la infraestructura del core de la red sobre backbone de la red IP.
1.8.1.3
R'5 (Release 5):
Es publicado en el 2002. Contiene muchas actualizaciones significativas sencillas de realizar desde redes R'99 UMTS que proveerán eficiencias de espectro ampliamente superiores, y ventajas de performance y funcionalidad a través de mejora en la velocidad del canal de datos para downlink (HSDPA) y se prepara la estructura de la red para que sea totalmente IP en lugar de ATM. Se introduce IMS (IP Multimedia Subsistem), un nuevo subsistema que se suma a la conmutación de paquetes (PS) y que utiliza el protocolo SIP (Session Initiation Protocolol) para conseguir la transmisión eficiente sobre IP de contenidos multimedia en las redes móviles.
Entre los principales avances tenemos: •
Todas las interfaces se conectan a redes IP
•
HSS (Home Suscriber Server) reemplaza al HLR/AuC/EIR
•
IMS: soporte de IPv6 y uso de SIP para establecer sesiones
•
HSDPA: nuevo canal de alta velocidad en downlink (HS-DSCH) que permite velocidades de hasta 14.4 Mbps
•
QoS en el dominio PS para todo el trayecto (end to end).
1.8.1.4 R'6 (Release 6):
Publicado en el año 2004 y comercialmente implementado en el 2007. El Rel. 6 mejora la velocidad en el canal de subida o uplink (HSUPA). Se introduce MBMS, interoperabilidad entre UMTS y WLAN. Las principales mejoras son:
59
•
HSUPA: se utiliza el canal E-DCH para alcanzar velocidades de hasta 5.76 Mbps.
•
Handover entre 3G y WLAN.
•
Servicio PoC: Push-to-Talk over Cellula.
•
Servicio PSS: Packet-Switched Streaming.
•
MBMS: Multimedia Broadcast Multicast Service para texto, video, audio, fotos.
•
IMS fase 2: QoS para voz y multimedia, VoIP, video conferencia.
1.8.1.5 R'7 (Release 7):
Publicado por la 3GPP en 2007. Se mejora las velocidades de uplink y downlink (HSPA+). Se utiliza MIMO, se define LTE. Entre las principales mejoras tenemos: •
Utilización de 64 QAM para la modulación.
•
CPC: conexión de paquetes continua para usuarios de datos.
•
MIMO: Multiple Input, Multiple Output, uso de múltiples antenas en los receptores.
•
Introducción de LTE/EUTRAN.
•
Fusión del Nodo B y el RNC en la RAN.
•
VoIP over Cellular.
•
Reducción de latencia y round trip time
1.8.1.6 R'8 (Release 8):
En desarrollo por parte del 3GPP. Se utilizará OFDMA como técnica de acceso, ancho de banda de la portadora variable desde 1.25 MHz hasta 20 MHz. Entre las principales características tenemos: •
Introducción de SAE o EPS en la arquitectura de la red.
•
Soporte para acceso no WCDMA
•
OFDMA como interfaz aire
•
MIMO: configuraciones de 4x4
•
Beamforming: antenas inteligentes
•
IMS común para FMC
•
Prioridad de servicio en multimedia.
60
Figura 1.19 Evolución desde GSM a UMTS/WCDMA en el 3GPP
1.8.2 Revisiones del 3GPP2.
1.8.2.1 Rev 0:
Esta tecnología móvil comenzó su despliegue mundial en el 2002 en Corea del Sur. Entrega banda ancha a una velocidad de 2.4 Mbps en el downlink (canal de bajada) y de 153 kbps en el uplink (canal de subida) con una única portadora FDD de 1.25 MHz, no obstante tiene un rendimiento comercial de 300 a 700 Kbps en el downlink y de 70 a 90 kbps en el uplink. En muchos países, 1XEV-DO Rel. 0 se estableció como una opción para dar servicio de acceso a Internet, y en otros lugares se ha transformado en la competencia directa de los accesos ADSL, como el que usa Telefónica en su servicio Speedy.
61
1.8.2.2 Rev A:
Incrementa las velocidades de Rev 0, y proporciona una tasa de datos peak de 3.1 Mbps en el downlink y 1.8 Mbps en el uplink con portadora FDD de 1.25 MHz, sin embargo en la práctica posee un rendimiento de 450 a 800 kbps en el downlink y de 300 a 400 kbps en el uplink., brindando así la posibilidad de un ancho de banda simétrico ideal para aplicaciones interactivas. Implementando una calidad de servicio (QoS) y una arquitectura de banda ancha basada en IP, Rev A soporta aplicaciones tales como VoIP (voz sobre IP), video llamada, y PTT (push-to-talk).
1.8.2.3 Rev B:
Se añaden múltiples portadoras de 1.25 MHz acrecentando la velocidad de datos peak proporcional al número de portadoras, cuando 15 portadoras son combinadas en un ancho de banda de 20 MHz se alcanzan velocidades de 46.5 Mbps en el downlink y de 27 Mbps en uplink. Usando modulación 64-QAM, la velocidad del downlink se aumenta, por ejemplo, con una sola portadora de 1.25 MHz se tendría hasta 4.9 Mbps, con 4 portadores de 1.25 MHz (5MHz) se transmitiría hasta 14.7 Mbps y con 20 MHz de ancho de banda se alcanzaría 73.5 Mbps. Proporciona las siguientes mejoras: •
Suministra mayores tasas de transferencia compactando múltiples canales, prospera la experiencia del usuario y entrega nuevos servicios como streaming para video de alta definición.
•
Disminución de interferencias entre el usuario y la celda por medio de la Reutilización Híbrida de la Frecuencia.
•
Crece la eficiencia del soporte para servicios que tienen requerimientos asimétricos de transmisión como intercambio de archivos, navegación Web y entrega de archivos multimedia por banda ancha.
1.8.2.3 Rev C:
UMB (Ultra-high Mobile Broadband) combina lo mejor de muchas tecnologías como CDMA y OFDMA en una única interfaz de aire y utilizando antenas con técnicas MIMO (Multiple Input
62
Multiple Output) y SDMA (Spatial Division Multiple Access) le permite alcanzar velocidades muy altas con muy baja latencia y muy alta eficiencia espectral.
Soporta aumentos de espectro desde 1.25 MHz a 20 MHz. La evolución de la tecnología CDMA2000 nos trasladará hacia UMB la cual promete velocidades peak de 288 Mbps en el downlink y 75 Mbps en el uplink. La 3GPP2 publicó sus especificaciones el 2007 y se espera que las primeras redes comerciales estén disponibles a mediados del 2009. UMB es lo que ofrece la tecnología CDMA para el acceso de banda ancha en un futuro próximo lo que se puede considerar como el equivalente de LTE (Long Term Evolution) normada por la 3GPP, pero dado que las redes HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) actualmente han sido desplegadas por decenas de operadoras alrededor del mundo y su número va en aumento, además algunas de ellas ya están haciendo upgrade hacia a HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) lo cual hace prever que la evolución natural de la mayoría de redes del mercado móvil se inclinará hacia LTE dejando a UMB con una minoritaria participación de mercado, se espera a pesar de todo, que UMB pueda hacer frente a LTE y a la versión móvil de WiMAX para el 2010.
CAPÍTULO II: EVOLUCIÓN DE LOS SISTEMAS CELULARES Resumen: este capitulo consiste en la evolución de los sistemas celulares, pasando por todas las tecnologías desde los primeros pasos con los sistemas análogos descrito en el apartado 2.1 con la Primera Generación (1G), atravesando por la Segunda Generación (2G) en el 2.2, luego con la Segunda Generación avanzada (2.5G) en el apartado 2.3, hasta llegar a la actualidad con la Tercera Generación (3G) en el apartado 2.4 y por último con una visión de lo que será la cuarta generación (4G) en el apartado 2.5.
Summary: This chapter consists of the evolution of cellular systems through all the technologies at very early stages with analog systems described in paragraph 2.1 with the first generation (1G), going through the Second Generation (2G) in 2.2, then advanced to the second generation (2.5G) in paragraph 2.3, up to now with the Third Generation (3G) in paragraph 2.4 and finally with a vision of what will be the fourth generation (4G) in the section 2.5.
Figura 2.1 Evolución de los Sistemas Celulares.
2.1
Primera Generación:
Los sistemas de primera generación (1G) se diseñaron con técnica de modulación analógica de frecuencia modulada (FM), por lo cual sólo podían prestar servicio de voz, aunque todo su sistema era de control digital.
63
64
El objetivo que se lograba cumplir era obtener una calidad de voz semejante a la que ofrecía la telefonía tradicional, ya que al igual que ella utilizaba la tecnología de circuitos conmutados para establecer los enlaces entre usuarios.
La primera generación utilizaba como técnica de Acceso Multiple la Division de Frecuencia (FDMA), dividiendo el espectro asignado en canales duplex de radio de banda estrecha, con valores entre 10 y 30 Khz.
El desarrollo de esta primera generación de las comunicaciones móviles, fue impulsivo, se lograron grandes crecimientos anuales en el orden del 30 al 50 por ciento, muy superiores en relación a los de la telefonía tradicional, pero sin embargo existieron algunos limitantes fundamentales como fue, el haber desarrollado muchos estándares semejantes, sólo con ligeras diferencias en la transmisión de voz y en el espectro de frecuencia empleado, lo que produjo que sean totalmente incompatibles entre si.
Los sistemas de primera generación que tuvieron más relevancia fueron:
2.1.1
AMPS (American Advanced Mobile Phone Service):
Desarrollado en Estados Unidos de Norteamérica en 1979, operaba en la banda de 850 MHz, y con un ancho de banda de 40 MHz para un solo operador. Después se decidió dividir el espectro entre dos operadores asignando 20 MHz a cada uno, conocidas como banda A y banda B. Por ultimo en 1986 se asigno 5 MHz adicionales para cada operador sumando un total de 25 MHz en cada banda.
Figura 2.2 Asignación de espectro AMPS
65
La técnica de acceso FDMA permite un canal por portadora. Se utiliza modulación FM para la voz. Cada portadora de AMPS utiliza un ancho de 30 KHz, permitiendo un máximo de 832 canales disponibles de los cuales 42 fueron utilizados para control y señalización, dejando 790 canales de usuario.
El duplexado es FDD, por lo que para una comunicación full duplex se necesitan 2 canales por usuario, entonces cada usuario utiliza un ancho de banda de 60 KHz. La velocidad de datos en AMPS es de 9.6 Kbps utilizados para control y utiliza modulación FSK.
2.1.2 TACS (Total Access Communications System):
Desarrollado en Inglaterra en 1982, operaba en la banda de 900 MHz y originalmente se le asigno 50 MHz para el servicio celular. Para downlink desde 935 a 960 MHz y en uplink desde 890 a 915 MHz.
La técnica de acceso es FDMA, con un canal por portadora. Se disponía de 1000 canales ya que el ancho de banda por canal era de 25 KHz. El ancho de banda total utilizado por usuario era de 50 KHz. Para la transmisión de voz también utilizaba modulación FM. Para el canal de control la velocidad de datos era de 8 Kbps utilizando modulación FSK.
2.1.3
NMT (Nordic Mobile Telephones):
Desarrollado en los países nórdicos en 1981, operaba en la banda de 450 MHz y luego en 1986 en la banda de 900 MHz. Ambas tecnologías utilizaban FDMA para el acceso, FM para modular la voz y FSK para modular datos a una velocidad de 1.2 Kbps.
Para NMT450 se asignaron 9 MHz para las dos bandas. Para downlink desde 463 a 467.5 MHz y en uplink desde 453 a 457.5 MHz. Los canales podían tener un ancho de banda de 25 KHz o de 20 KHz, permitiendo 180 ó 225 canales respectivamente.
Para NMT900 se asignaron 50 MHz para las dos bandas. En downlink desde 935 a 960 MHz y en uplink desde 890 a 915 MHz. Los canales podían tener un ancho de banda de 25 KHz o de 12.5 KHz, permitiendo 1000 ó 2000 canales respectivamente.
66
2.1.4
NTT (Nipón Telegraph & Telephone):
Desarrollado en Japón en 1979, utilizo la banda de frecuencia de 900 MHz. El ancho de banda fue de 30 MHz para las dos bandas. Para downlink desde 870 a 885 MHz y en uplink desde 925 a 940 MHz.
La técnica de acceso también fue FDMA. El ancho de banda por canal fue de 25 KHz permitiendo un total de 600 canales. En datos presenta una velocidad de 0.3 Kbps. El NETW-C (German Netz Canal C and D network) en Alemania, el NAMTS (Nipón Advanced Mobile Telephone Systems) en Japón y otros mas. Es mas, por ejemplo, en Europa en 20 cuidades se instalaron 11 sistemas distintos, lo que producía un impedimento en mantener las comunicaciones con el mismo equipo celular al viajar de una cuidad a otra. Fue por esta razón que en Europa alrededor del año 1982, se creo el comité GSM (Group Special Mobile) bajo los auspicios de su comité de armonización, el cual tenia por objetivo el definir un estándar digital único, que pudiera ser introducido en toda la comunidad Europea a inicios de la década de los 90.
Parámetro
AMPS
TACS
NMT450
NMT900
NTT
Frecuencia uplink (MHz)
824 – 849
890 – 915
453 – 457.5
890 – 915
925 – 940
Frecuencia downlink (MHz)
869 – 894
935 – 960
463 – 467.5
935 – 960
870 – 885
Separación Tx/Rx (MHz)
45
45
10
45
55
Ancho de banda de canal (KHz)
30
25
25/20
25/12.5
25
Canales
832
1000
180/225
1000/2000
600
Modulación voz
FM
FM
FM
FM
FM
Modulación datos
FSK
FSK
FSK
FSK
FSK
Técnica acceso
FDMA
FDMA
FDMA
FDMA
FDMA
Velocidad datos (Kbps)
9.6
8
1.2
1.2
0.3
67
Cobertura RB (Km)
2 – 25
2 – 20
1.8 – 40
1.8 – 40
5 – 10
Tabla 2.1 Comparación entre tecnologías de Primera Generación.
2.2
Segunda Generación:
La segunda generación (2G) en la telefonía móvil celular se caracterizó principalmente por digitalizar la voz. También se empezaron a brindar servicios de datos a los usuarios, como por ejemplo SMS, MMS, transferencia de datos, navegación WAP, entre otros. Sin embargo la velocidad de estos servicios era relativamente baja.
Otro factor decisivo fue el cambio de interfaz aire o método de acceso utilizado por el terminal a la radio base, se comenzaron a utilizar TDMA y CDMA. Otro de los beneficios de digitalizar la telefonía fue la reducción del tamaño de los terminales, menor consumo de potencia y por lo tanto, mayor duración de las baterías.
En la primera generación (1G) las bandas utilizadas fueron de 850 y 900 MHz (con excepción de NMT450 que operaba en 450 MHz), por otra parte para 2G se empezó a utilizar las bandas de 1800 (DCS - Digital Communications System) y 1900 MHz (PCS - Personal Communication Service). Estas bandas permitieron hasta 6 nuevos operadores, sin embargo, muchas operadoras migraron de tecnología pero no de banda por lo que también existió 2G en la bandas de 859 y 900 MHz, como es el caso de algunos países de Latinoamérica, a otras operadoras se asigno espectro en mas de una banda.
Los sistemas de segunda generación (2G) que tuvieron mayor relevancia fueron:
2.2.1
D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone System):
En 1990 aparece el estándar IS-54 que utiliza como método de acceso TDMA. El sistema USDC (United Status Digital Cellular) utiliza el estándar IS-54 y es completamente compatible con AMPS al utilizar la misma infraestructura de red y permitir teléfonos duales AMPS/USDC, por ser una tecnología digital se le conoce como D-AMPS.
68
Después aparecen el estándar IS-54B y en 1994 el estándar IS-136, el cual sirve tanto para la banda de 800 MHz como para la banda de 1900 MHz. Todos estos estándares utilizan como método de acceso a TDMA. Para mantener la compatibilidad con AMPS, se mantienen muchas de sus características, por ejemplo el ancho de banda por portadora es de 30 KHz, sin embargo al utilizar TDMA se divide el tiempo en 3 ranuras, lo que permite triplicar la capacidad de los sistemas digitales con respecto a sus predecesores analógicos.
La modulación para canal de voz es 4/π DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying). Bajo el estándar IS-136, D-AMPS tiene una velocidad de 48.6 Kbps en el canal de voz. Cada trama tiene una longitud de 1944 bits transmitidos en 40 ms. El canal de control utiliza la misma modulación que AMPS, es decir, FSK a una velocidad de 9.6 Kbps.
2.2.2
PDC (Personal Digital Communications):
En 1991, la empresa japonesa NTTDoCoMo comenzó a utilizar este estándar en reemplazo de los antiguos sistemas analógicos NTT y JTACS (Japanese Total Access Communication System).
PDC también es conocido como JDC (Japanese Digital Communications). Utiliza como técnica de acceso TDMA y opera en las bandas de 800, 900 y 1500 MHz. Puede alcanzar velocidades de hasta 9.6 Kbps. Para el duplexado utiliza FDD. PDC divide el tiempo en 3 time slots o ranuras y el ancho de banda que utiliza por portadora es de 25 KHz.
2.2.3
GSM (Global System for Mobile Communications):
En 1982, después de crear tantos estándares diferentes, los proveedores europeos sufrieron las consecuencias de una diversidad de normas incompatibles entre sí, los usuarios necesitaban redes de comunicaciones más seguras, de mayor calidad en la recepción, y que les permitiera una mayor movilidad. Para solucionar este problema de las comunicaciones móviles se desarrollo el estándar GSM.
Se utilizan las bandas de 900 y 1800 MHz, sin embargo después lo adopta Norteamérica en la banda de 1900 y Latinoamérica en la de 800 MHz.
69
La tecnología GSM utiliza como técnica de acceso TDMA dividiendo el tiempo en 8 ranuras que duran 0.577 ms (también puede ser dividido en 16 ranuras). Para el duplexado se utiliza FDD. Cada portadora tiene un ancho de 200 KHz, lo que permite disponer de 124 canales que pueden ser utilizados 8 por cada uno (en la práctica 7 porque uno se deja para control). Utiliza para la dispersión Frequency Hopping a una velocidad de 217 saltos por segundo.
La modulación utilizada en GSM es GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) con un factor de 0.3 la velocidad es de 270.83 Kbps, lo cual equivale a una trama de 1250 bits (8*156.25 transmitidos en 4.615 ms). Para el canal full rate la velocidad es de 13 Kbps y para datos full rate 9.6 Kbps.
En la banda de 900 MHz, utilizan para downlink desde 935 a 960 MHz y para uplink de 890 a 915 MHz.
GSM envía diferentes canales lógicos por medio de los canales físicos. Los canales lógicos que utiliza GSM son: •
Canales de tráfico (TCH): para voz codificada y para datos de usuario.
•
Canales de Control: de difusión (BCH), comunes de control (CCCH) y dedicados (DCCH).
GSM comenzó a prestar servicios en unos cuantos países de Europa, para luego convertirse en el estándar mas empleado del mundo, hoy en día opera en más de 218 países con más de 2500 millones de abonados, incluidos los abonados de GPRS/EDGE y UMTS/HSPA.
Otro elemento importante de esta tecnología es la aparición de la tarjeta SIM (Subscriptor Identity Module) o chip. Esta tarjeta inteligente, que puede insertarse en cualquier terminal GSM, contiene información sobre el perfil del usuario, capacidad para almacenar información, etc.
La tecnología GSM ha producido una verdadera revolución tecnológica, ya que ha cambiado la percepción de la telefonía y de las comunicaciones del consumidor de la telefonía móvil,
70
haciendo que sea imprescindible en su vida cotidiana, tanto en el ámbito personal como profesional.
La gran ventaja de haber introducido los sistemas digitales, además de todas las prestaciones que GSM nos ofrece, fue que se redujo el costo de las redes, ya que las centrales de conmutación y las estaciones base son mucho más económicas que las analógicas.
GSM se baso además en la tecnología de conmutación de circuitos y esquemas de modulación fijas de baja capacidad, que son muy robustas por su alta tolerancia al ruido, pero con muy baja eficiencia espectral.
El sistema de conmutación de circuitos está pensado para llamadas de voz. Al efectuar una llamada se reserva un canal de comunicación entre origen y destino. Una vez reservado, este canal permanecerá ocupado durante todo el tiempo que dure la conversación. En una llamada se ocupa todo el recurso de la conmutación.
Al tratarse de sistemas digitales, se comenzó a implementar algunos servicios de datos, tales como fax, mensajes cortos, correo electrónico y otros posibles, con una razón de transmisión de datos máxima de 9.6 Kbps.
Aunque preparado para la transmisión de datos, GSM es un estándar pensado fundamentalmente para la transmisión de voz. Por ello, de la concepción original del estándar se derivan una serie de limitaciones para las aplicaciones basadas en la transmisión de datos, como son el establecimiento de la conexión lenta, poco ancho de banda, simetría del enlace (mismo ancho de banda para ambos sentidos de la comunicación), coste excesivo (facturación por tiempo de conexión).
Debido a la demanda explosiva de servicios de Internet, se comenzó una nueva búsqueda por métodos de transmisión de datos a velocidades mas elevadas o de lo contrario su destino sería desaparecer debido a los servicios ofertados por 3G. Para esto 2G modificó la estructura de sus redes, agregándole pasarelas especiales para datos, haciendo que estas modificaciones no sean muy complejas y costosas en relación a la estructura tradicional en los servicios de voz.
71
2.2.4
CDMAone (Code Division Multiple Access one):
En 1993, la TIA adoptó el estándar IS-95 de Qualcomm que utiliza como método de acceso CDMA. Apareció por primera vez en 1995 en Estados Unidos. Sin embargo, el origen esta en aplicaciones militares en los años 40. Se le conoce como CDMAone. Es el sistema predecesor de la tecnología CDMA2000.
La técnica de acceso CDMA se encarga de expandir el espectro por medio de la utilización de códigos y tiene muchas variantes, para IS-95 se utilizo DS-CDMA (Direct Sequency – CDMA). Para el duplexado se utiliza el modo FDD.
Cada portadora en IS-95 tiene un ancho de banda de 1.25 MHz. El protocolo IS-95A soporta velocidades de 9.6 a 14.4 Kbps mientras que IS- 95B soporta hasta 64 Kbps, la diferencia esta en que la versión B se basa en conmutación de paquetes, mientras que la versión A utiliza conmutación de circuitos. La velocidad de spreading es constante y es de 1.288 Mcps. La modulación en datos utilizada es BPQSK para uplink y QPSK para downlink.
Parámetro
D-AMPS
PDC
GSM
IS-95A
IS-95B
Frecuencia
800/1900
800/900/ 1400/1500
800/900/ 1800/1900
800/1800
800/1800
Conmutación
Circuitos
Circuitos
Circuitos
Circuitos
Paquetes
Ancho de banda de canal (KHz)
30
25
200
1250
1250
Canales por portadora
3
3
8
52 - 62
52 -62
Modulación voz
4/π DQPSK
4/π DQPSK
GMSK
OQPSK/QPSK
OQPSK/QPSK
Modulación datos
FSK
FSK
GMSK
BPSK/QPSK
BPSK/QPSK
Técnica acceso
TDMA
TDMA
TDMA
CDMA
CDMA
Tipo de dispersión
No
No
Frequency Hopping
Direct Sequence
Direct Sequence
72
Velocidad datos (Kbps)
9.6
9.6
9.6
14.4
64
Tabla 2.2 Comparación entre tecnologías de Segunda Generación.
La evolución de los sistemas celulares ha seguido básicamente dos caminos, uno en el de GSM y otro en el de CDMA. Estandarizados por la 3GGP y 3GPP2 respectivamente.
Figura 2.3 Evolución sistemas celulares de CDMA y GSM.
2.3
Segunda Generación Avanzada (2.5G)
Las tecnologías que forman parte de esta categoría se caracterizan por la mejora en la velocidad de transmisión de datos para los sistemas existentes, entre las más importantes están:
2.3.1
HSCSD (High Speed Circuit Switches Data):
Esta tecnología utiliza conmutación de circuitos. HSCSD es una mejora para el servicio de datos para los sistemas GSM, utilizando el mismo interfaz aire. Un avance respecto a GSM es
73
la utilización de varios métodos de corrección de errores seleccionados de acuerdo a la calidad del enlace, que permite tener una velocidad de hasta 14.4 Kbps en un time slot.
Otra mejora de esta tecnología consiste en asignar varias ranuras de tiempo a un mismo usuario (máximo 4) para lograr una mayor capacidad para transferir datos. Al utilizar varias ranuras de tiempo para un mismo usuario se pueden alcanzar velocidades de 57.6 Kbps (4*14.4 Kbps) o en condiciones adversas 38.4 Kbps (4*9.6 Kbps).
2.3.2
GPRS
En búsqueda de una nueva tecnología que pudiera complementar y aprovechar mejor los recursos de GSM obtenemos a GPRS (General Packet Radio System – Servicio General de Paquetes por Radio), estándar creado por ETSI, basada en la transmisión de paquetes y donde los canales de comunicación se comparten entre los distintos usuarios de forma dinámica.
GPRS coexiste con GSM, compartiendo gran parte de la infraestructura desplegada en el mismo, pero ofreciéndole al usuario un servicio más eficiente para las comunicaciones de datos, especialmente en el caso de los servicios de acceso a redes IP como Internet. La velocidad máxima que puede alcanzar a GPRS es de 171.2 Kbit/s.
Con GPRS la conexión es establecida al momento de encender el teléfono móvil y permanece activa hasta que se apaga el equipo (característica que se conoce como always on).
El principal objetivo de GPRS es ofrecer un acceso a redes de datos estándar, como lo es TCP/IP. El sistema GPRS ofrece una transmisión de paquetes “enlace a enlace” a lo largo de la red en distintas fases, por ejemplo, una vez que el paquete de datos ha sido trasmitido a través de la interfaz aérea, los recursos radio pueden ser liberados para el uso por parte de otros usuarios. Luego de este proceso el paquete viaja hacia su destino a través de la troncal GPRS y posiblemente otra serie de redes incluyendo, por ejemplo Internet.
En el sistema GPRS, el canal de transmisión se requiere solo cuando existe algo para transmitir o recibir. Esta transmisión se basa en dividir la información en pequeñas unidades llamadas paquetes. Estos paquetes son divididos y enviados de forma secuencial a través de los canales
74
disponibles, permitiendo que varios usuarios compartan los mismos canales. Al llegar a su destino, todos los paquetes se vuelven a unir, formando el fichero en cuestión. Aquí no existe reserva previa de canales, por lo que cuando un canal no este transmitiendo datos puede ser utilizado por otro terminal. Un ejemplo donde es utilizada esta técnica de conmutación de paquetes es en las redes de datos fijas como Internet.
Una vez que un paquete ha sido transmitido por el interfaz de radio, se vuelven a liberar los recursos de radio para que así puedan ser utilizados por algún otro usuario. Por ejemplo, en el caso de acceder a una pagina WAP, la conexión de paquetes usaría los recursos solamente cuando se estuviera bajando una página, no cuando se estuviera efectuando la consulta, quedando libre el canal a partir de ese momento.
En la técnica de conmutación de paquetes se produce una mejora en la eficacia del uso de recursos, teniendo en cuenta las limitaciones del ancho de banda. Además permite tarifar por volumen de datos intercambiado y la conexión es permanente.
2.3.3
CDMA2000 1xRTT:
La familia CDMA2000 abarca algunas tecnologías, entre ellas 1xRTT, 1xEV, 3xRTT y su desarrollo esta a cargo del grupo 3GPP2. La tecnología 1xRTT (Radio Transmisión Technology) es considerada como 2.5G y alcanza velocidades de 153 Kbps en el Release (lanzamiento) 0 y hasta 307 Kbps en el Release 1. Es compatible con su predecesor CDMAone (IS-95). En promedio la velocidad de 1x esta entre 60 y 100 Kbps.
Utiliza como método de acceso DS-CDMA y para la duplexión FDD. El ancho de banda por portadora es de 1.25 MHz y un chip rate de 1.2288 Mchip/s.
La modulación que utiliza para enlace de bajada es QPSK y para subida BPSK. Utiliza conmutación de circuitos para la voz y conmutación de paquetes para datos.
Dentro de la familia CDMA2000 también se estandarizo la tecnología 3x, es decir 3 portadoras para alcanzar un chip rate de 3.6864 Mchip/s. Es importante aclarar que las tres portadoras (MultiCarrier-CDMA) se utilizan únicamente en downlink mientras que para uplink se utiliza
75
secuencia directa (DS-CDMA), sin embargo la velocidad es la misma en downlink y en uplink. Utiliza un ancho de banda de 3.75 MHz (aproximadamente 5 MHz si se consideran las bandas de guarda). La tecnología 3xRTT no ha sido implementada comercialmente por ninguna operadora.
Dentro de la familia CDMA2000 se ha definido el uso de múltiples portadoras: 1, 3, 6, 9, 12 y hasta un máximo de 15. Así como también anchos de banda variables desde 1.25 hasta 20 MHz. Sin embargo comercialmente se ha implementado solo de una portadora.
Parámetro
HSCSD
GPRS
1x Rel 0
1x Rel 1
Conmutación
Circuitos
Paquetes
Paquetes
Paquetes
Ancho de banda de canal (KHz)
200
200
1250
1250
Canales por portadora
8
8
52-62
52 – 62
Técnica acceso
TDMA
TDMA
CDMA
CDMA
Tipo de dispersión
Frequency Hopping
Frequency Hopping
Secuencia directa
Secuencia directa
Voz y datos simultáneamente
No
No
No
Sí
Velocidad x time slot (Kbps)
14.4
20.0
153
307
Max. Time slots combinados
4
1
1
1
Velocidad x usuario (kbps)
57.6
20.0
153
307
Tabla 2.3 comparación entre tecnologías de 2.5G.
2.4
Tercera Generación (3G)
La IMT-2000 definió para la Tercera Generación (3G) los siguientes requerimientos:
76
•
Velocidad de 144 Kbps para movilidad total en exteriores (120 Km/h).
•
Velocidad de 384 Kbps para movilidad limitada (10 Km/h).
•
Velocidad de 2 Mbps para ambientes estacionarios.
Dentro de las tecnologías que cumplen con estos requerimientos y son consideradas como de tercera generación, se describen a continuación.
2.4.1
EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution):
EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution), es una tecnología que permite mejorar el ancho de banda de transmisión de datos en GPRS. Aunque también puede ser implementado en otros sistemas de circuito conmutado como IS-136. Cuando se implementa sobre GPRS se le conoce como EGPRS (Enhanced GPRS), y cuando se instala sobre sistemas IS-136 recibe el nombre de ECSD (Enhanced CSD).
En el caso con EGPRS (Enhanced GPRS) esta optimización se produce gracias a una nueva modulación en el envío y recepción de información. Es decir, se incorporan nuevos programas y equipos que permiten codificar la información de una forma más eficiente.
Con EDGE o GPRS Optimizado (Enhanced GPRS o E-GPRS) se pueden alcanzar velocidades superiores a GPRS, tres a cuatro veces mayor, porque aumenta la capacidad y el throughput de datos de GPRS, lo que permite poder soportar y ampliar la gama de servicios, como lo es acceso rápido a Internet, transmisión de grandes volúmenes de información, streaming de audio y video, entre otros. Además EDGE al igual que GPRS es un servicio basado en paquetes, que provee a los clientes una conexión de datos constante.
EDGE es una tecnología que puede ser considerada de 2G o 3G dependiendo de la implementación, por eso a veces se clasifica como una tecnología 2.75G. Equipos EDGE de clase 4 o superior son considerados 3G. Esta tecnología de datos móviles y acceso a Internet a alta velocidad de tercera generación (3G), con velocidades peak teóricas de 473 kbps y throughput promedio de 110 a 130 kbps.
77
Entre las mejoras que incorpora EDGE son: una nueva técnica de modulación, tolerancia a los errores en la transmisión y un nuevo mecanismo de adaptación de enlace.
Con respecto a la modulación EDGE combina GMSK y 8PSK. Utilizando 8PSK se puede transmitir 3 bits por símbolo triplicando la capacidad del sistema alcanzando velocidades de hasta 59.2 Kbps por time slot.
Para lograr una tolerancia en la transmisión de errores EDGE no retransmite paquetes errados, a diferencia de GPRS puede re-segmentar los paquetes y añadir mayor abundancia.
Parte de la adaptación de enlace que realiza EDGE, es la utilización de 9 esquemas de codificación y modulación (MCSs) que son seleccionados según la calidad del enlace. Los primeros 4 son correspondientes a los de GPRS.
Se ha conseguido mejoras en EDGE las que serán publicadas por la 3GPP en el lanzamiento 7 y se conocerá como Envolved EDGE. Entre estas mejoras se cuenta la reducción de la latencia, utilización de nuevos esquemas de modulación como QPSK, 16 QAM y 32 QAM, logrando una velocidad de hasta 473.6 Kbps en cada time slot tanto para uplink como downlink.
La implementación de esta tecnología resulta económicamente mas conveniente que migrar a otra 3G, ya que no se realizan cambios en el core network y también la gran aceptación que han tenido los sistemas GSM a nivel mundial. Sin embargo puede ser implementada también en otras tecnologías que utilicen TDMA como método de acceso.
2.4.2
CDMA 2000 EVDO
Esta tecnología de 3G es la evolución de CDMA2000 1X y utiliza una única portadora. EVDO significa Evolution Data Optimized o Evolution Data Only. Es compatible con los sistemas CDMAone y CDMA2000 1xRTT al utilizar una o varias portadoras de 1.25 MHz y un chip rate de 1.2288 Mchip/s.
Existen varias mejoras o revisiones a la tecnología EVDO. En la Rev. 0 alcanza velocidades de hasta 2.4 Mbps en downlink y mantiene los 153 Kbps en uplink. En la Rev. A EVDO soporta
78
VoIP y reduce latencia. Además de una velocidad máxima de 3.1 Mbps de downlink y 1.8 Mbps para uplink.
En la EVDO Rev. B publicada en mayo de 2006 es un sistema Multi portadora. Se introduce la modulación 64QAM. Con la utilización de 15 portadoras y un ancho de banda de 20 MHz se alcanza velocidades de 73.5 Mbps en downlink y 27 Mbps en uplink. Actualmente se encuentra en desarrollo la Rev. C que incluirá técnicas como OFDM y MIMO.
Existe otro desarrollo conocido como EVDV (Evolution Data and Voice), el que permite velocidades de 3.1 Mbps en downlink y 1.8 Mbps en uplink. La diferencia con EVDO es que en EVDV se puede transmitir voz y datos en la misma portadora. Sin embargo, el desarrollo de esta tecnología fue detenido en el 2005 por Qualcomm debido a la falta de interés en implementarlo por parte de operadores celulares.
2.4.3
UMTS
UMTS
(Universal
Mobile
Telecommuniations
System
–
Sistema
Universal
de
Telecomunicaciones Móviles) es una tecnología inalámbrica de voz y datos a alta velocidad que integra la familia de normas inalámbricas de tercera generación (3G) IMT-2000 de la Unión internacional de Telecomunicaciones (UIT). La técnica de acceso utilizada por UMTS es WCDMA. Resultado de esto las siglas “UMTS” y “WCDMA” a menudo se utilizan de manera intercambiable.
Entre los grupos de la industria que avalan a UMTS se encuentran la ARIB (Association of Radio Industries and Businesses) en Japón, el ETSI (Instituto Europeo de Normas
de
telecomunicaron), el 3GPP (Proyecto de Asociación para la Tercera Generación), la GSA (Asociación Global de Proveedores Móviles), GSM Association, UMTS Forum, 3G Américas y la UIT.
UMTS es utilizada por los móviles de tercera generación, sucesora de GSM, debido a que GSM no puede seguir un camino evolutivo para llegar a brindar servicios considerados de tercera generación y es actualmente la opción de tecnología 3G líder. Ofrece cobertura potencialmente
79
mundial y permite economías de escala, roaming global, y una tecnología prioritaria para los desarrolladores de software y aplicaciones.
Inicialmente pensada en uso de teléfonos móviles, la red UMTS no esta limitada a estos dispositivos, pudiendo ser utilizada por otros.
Sus tres grandes características son las capacidades multimedia, una velocidad de acceso a Internet elevada, la cual además le permite transmitir audio y video en tiempo real; y una transmisión de voz con calidad equiparable a la de las redes fijas. Dispone de una variedad de servicios muy extensa.
UMTS permite introducir muchos mas usuarios a la red global del sistema, y además permite aumentar la velocidad a 2 Mbps por usuario móvil.
Esta siendo desarrollada por 3GPP (3rd Generation Partnership Proyect), y para alcanzar la aceptación global, 3GPP va introduciendo UMTS por fases y versiones anuales.
Entre sus servicios se incluyen facilidad y bajos costos, UMTS proporcionará servicios de uso fácil y adaptable para abordar las necesidades y preferencias de los usuarios, amplia gama de terminales para realizar un fácil acceso a los distintos servicios y bajo costo de los servicios para asegurar un mercado masivo. Como el roaming internacional o la capacidad de ofrecer diferentes formas de tarificación.
Además de nuevos y mejorados servicios, los servicios de voz mantendrán una posición dominante durante varios años. Los usuarios exigirán a UMTS servicios de voz de alta calidad junto con servicios de datos e información. Las proyecciones muestran una base de datos de abonados de servicios multimedia en fuerte crecimiento, entregando multimedia de alta calidad en áreas sin posibilidad, como en zonas de difícil acceso. Por ejemplo conectarse a Internet desde el terminal móvil o desde el computador conectado a un terminal móvil con UMTS.
El acceso rápido es la principal ventaja de UMTS sobre la 2G, es la capacidad de soportar altas velocidades de transmisión de datos de hasta 2 Mbps cuando el usuario se encuentra en un lugar fijo, 144 Kbps sobre vehículos a gran velocidad, 384 Kbps en espacios abiertos de
80
extrarradios y 7.2 Mbps con baja movilidad. La velocidad promedio es de 220 a 320 Kbps, que es lo suficientemente rápido como para soportar una amplia gama de servicios de datos avanzados, incluidos streaming de audio y video de alta calidad, acceso rápido a Internet y descarga de grandes archivos. Esta capacidad sumada al soporte inherente del protocolo de Internet (IP), se combinan poderosamente para prestar servicios multimedia interactivos y nuevas aplicaciones de banda ancha, tales como servicio de video telefonía, video conferencia, transmisión de audio y video en tiempo real.
2.4.4
WCDMA
WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access – Acceso Multiple por Division de Código de Banda Ancha), es el nombre de la técnica de acceso utilizada por varios estándares de tercera generación (3G). Se le llama de banda ancha porque la portadora es de 5 MHz en lugar de 1.25 MHz. La técnica que utiliza para dispersar el espectro es DS-CDMA (Direct Sequence- Code Division Multiple Access). La velocidad de chip es de 3.84 Mcps. Se pueden alcanzar velocidades de hasta 2 Mbps. En promedio se tiene una velocidad de 384 Kbps en downlink y 64 Kbps en uplink.
Puede operar con los dos modos de duplexión FDD y TDD. Sin embargo no son compatibles entre sí. Cuando se utiliza TDD se combina TDMA junto con CDMA (TD-CDMA).
Existen dos estándares que utilizan WCDMA como técnica de acceso y FDD en el duplexado. El primero en aparecer comercialmente fue el estándar japonés FOMA, sin embargo el de mayor implementación ha sido el estándar europeo UMTS, y como resultado de ello, las siglas UMTS y WCDMA a menudo se utilizan de manera intercambiable, si bien UMTS hace referencia al sistema completo.
Los dos estándares son compatibles entre si, aunque la única diferencia entre ellos es que FOMA divide el tiempo en 16 time slots mientras que UMTS en 15.
A las técnicas de acceso que utilizan WCDMA y TDD se les conoce también como UMTS TDD, en lugar de llamar WCDMA a la técnica de acceso lo más común es decir que el interfaz aire es TD-CDMA. Utiliza también un ancho de banda de 5 MHz y un chip rate de 3.84 Mcps, sin
81
embargo también existe la opción de 10 MHz y chip rate de 7.68 Mcps. Al igual que FDD no necesita sincronización con las radio bases.
La tecnología WCDMA está altamente optimizada para comunicaciones de alta calidad de voz y comunicaciones multimedia, como lo son las videoconferencias. Además permite acceder a distintos servicios en un solo terminal, por ejemplo realizar una videoconferencia y a la vez descargar extensos archivos, etc.
WCDMA esta capacitado para soportar varias conexiones simultáneamente, como puede ser una conexión a Internet, una conversación telefónica, videoconferencia, etc.
En esta tecnología se emplean estructuras de protocolos de red similares a la usada en GSM, por lo tanto esta en la capacidad de utilizar redes existentes.
WCDMA soporta de manera satisfactoria una tasa de transferencia de datos que va desde 144 hasta 512 Kbps para áreas de cobertura amplia y estos pueden llegar hasta los 2 Mbps para mayor cobertura en áreas locales. En sistemas de WCDMA la interfaz aérea de CDMA se combina con las redes basadas en GSM. El estándar WCDMA fue desarrollado como el proyecto de la sociedad de la tercera generación (3GPP) que apunta a asegurar interoperabilidad entre diversas redes 3G.
Para entender WCDMA debemos conocer primero a CDMA, la cual es una tecnología digital de transmisión, que permite a un número de usuarios acceder a un canal de radiofrecuencia sin interferencia, asignando un código distinto a cada usuario. En los sistemas de comunicación con espectro ensanchado (Spread Spectrum), que es donde CDMA tiene su fundamento teórico, el ancho de banda que ocupa la señal es muy superior al estrictamente necesario para su transmisión. Para poder ensanchar la señal se utiliza una secuencia de código que es independiente de la señal de información. Cuando hay un único usuario en un canal ensanchado, el uso del ancho de banda es ineficiente.
En los sistemas de espectro ensanchado se transmite la señal sobre un ancho de banda que es muchas veces mayor del que se requirió para las transmisiones estándar de banda estrecha con el propósito de optimizar la relación señal a ruido. En canales de banda estrecha,
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aumentando el ancho de banda transmitido de la señal aumenta la probabilidad de que la información recibida sea correcta, ya que cada señal es la suma de muchas señales menores a la frecuencia fundamental y sus armónicas, por lo tanto, el aumento de frecuencia produce una reconstrucción más exacta a la original.
Lo que hace el sistema WCDMA es aprovechar el ancho de banda de forma más eficiente en ambientes multiusuario. Es por esta razón en que WCDMA es óptimo para zonas metropolitanas con gran densidad de usuarios.
WCDMA tiene dos modos de operación: •
TDD: en este método bidireccional, las transmisiones del enlace ascendente (uplink) y descendente (downlink) son transportadas en la misma banda de frecuencia de 5 MHz usando intervalos de tiempo (slots de trama) de forma síncrona. Las ranuras de tiempo de un canal físico son asignadas para los flujos de datos de transmisión y recepción.
•
FDD (Frequency Division Duplex): a través de la división de código se realiza el acceso múltiple, para lo cual utiliza dos portadoras distintas un enlace ascendente y otro descendente. Aquí los enlaces de las transmisiones de subida o ascendente (uplink) y de bajada o descendente (downlink) emplean canales de 5MHz diferentes y separados por una frecuencia de 190 MHz.
Puesto que diversas regiones tienen diversos esquemas de asignación de la frecuencia, la capacidad de funcionar en modo de FDD o TDD permite la utilización eficiente del espectro disponible.
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Figura 2.4 Modos de operación de WCDMA.
En WCDMA, la información de cada usuario se identifica mediante un código único y a la señal en banda base codificada se le aplica un proceso de ensanchamiento de espectro antes de su transmisión al medio, como se puede apreciar en la figura 2.5
Figura 2.5 Proceso de ensanchamiento de espectro de WCDMA.
En el canal, a la señal original se le agregan todo tipo de interferencias, incluyendo las señales de otros usuarios que transmiten en ese momento en la misma celda o en celdas adyacentes, como se ve a continuación en la figura 2.6.
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Figura 2.6 Proceso de ensanchamiento de espectro de WCDMA.
Por ultimo, el receptor convierte de nuevo la señal de espectro ensanchado en una señal banda base y la decodifica utilizando exactamente el mismo código único que utilizo para codificarla en origen, como se puede ver en la figura 2.7.
Figura 2.7 Proceso de ensanchamiento de espectro de WCDMA.
2.4.5
HSPA
HSPA (High Speed Packet Access – Acceso de Paquetes a Alta Velocidad) es una tecnología 3.5G y abarca las técnicas HSDPA y HSUPA utilizadas para la mejora de datos para los sistemas que utilizan WCDMA como interfaz aire.
Puede ser implementada por parte o en conjunto, es decir solo HSDPA para mejorar la transmisión en downlink o implementar en conjunto con HSUPA para mejorar el rendimiento en uplink. HSPA puede operar en los modos TDD y FDD.
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2.4.5.1 HSDPA
La tecnología HSDPA (High Speed Downlink Packet Access – Acceso a Descarga de Paquetes a Alta Velocidad) es la optimización de la tecnología espectral UMTS/WCDMA, incluida en las especificaciones de 3GPP lanzamiento (release) 5 incorporando tres áreas de la red, Red de Acceso Radio (RAN), Interfaz Aire y Núcleo de Red (Core Network). Consiste en un nuevo canal compartido en el enlace descendente (downlink) que mejora significativamente la capacidad máxima de transferencia de información puede alcanzar tasas de hasta 14 Mbps (que en condiciones usuales suponen unos 3 ó 4 Mbits/s). Soporta tasas de throughput (capacidad de datos celulares) promedio cercanas a 1 Mbps.
HSDPA es la evolución de la tercera generación (3G) de tecnología móvil, llamada 3.5G y es considerada el paso previo de la cuarta generación (4G), la futura integración de redes.
Es compatible totalmente en sentido inverso con WCDMA y aplicaciones ricas en multimedia desarrolladas para WCDMA funcionan con HSDPA. Además la mayoría de los proveedores UMTS dan soporte a HSDPA.
HSDPA lleva a las redes WCDMA a su máximo potencial en la prestación de servicios de banda ancha, por medio de un aumento en la capacidad de datos celulares, con throughput mas elevados. De la misma forma en que UMTS aumenta la eficiencia espectral en comparación con GPRS, HSDPA aumenta la eficiencia espectral en comparación con WCDMA. Este aumento en la eficiencia espectral y en las velocidades permite habilitar nuevas clases de aplicaciones y además permiten que la red sea utilizada simultáneamente por un número mayor de usuarios.
HSDPA provee de tres a cuatro veces más capacidad que WCDMA. En cuanto a la interfaz de las aplicaciones en tiempo real tales como videoconferencia y juegos entre múltiples jugadores, actualiza a la tecnología WCDMA al acortar la latencia de la red (se proveen menos de 100ms), brindando así mejores tiempos de respuesta.
Las elevadas tasas de velocidad las alcanza debido al agregado de modulación de mayor orden (Modulación de Amplitud en Cuadratura 16 – 16 QAM), codificación variable de errores y redundancia incremental, así como la introducción de nuevas y potentes técnicas tales como
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programación rápida. Además, HSDPA emplea un eficiente mecanismo de programación para determinar que usuario obtendrá recursos.
HSDPA comparte sus canales de alta velocidad entre usuarios del mismo dominio de tiempo, lo que representa un enfoque más eficiente.
La principal utilidad de este servicio es el acceso a Internet con mayor ancho de banda y menor latencia, permitiendo navegar, hacer descargas de correo electrónico, música y video a mayor velocidad. Los operadores han enfocado el servicio como un acceso móvil a Internet de banda ancha para ordenadores portátiles.
El principal objetivo de HSDPA es el de conseguir un ancho de banda mayor.
2.4.5.2 HSUPA
HSUPA (High Speed Uplink Packet Access – Acceso Ascendente de Paquetes a Alta Velocidad) es un protocolo de acceso de datos para redes de telefonía móvil con alta tasa de transferencia de subida de hasta 5.76 Mbit/s.
HSUPA es una variante de WCDMA aplicada al enlace ascendente, siendo en algunos aspectos similar a HSDPA.
Calificado como generación 3.75 (3.75G) o 3.5G Plus, es una evolución de HSDPA. La solución HSUPA potenciara inicialmente la conexión de subida UMTS/WCDMA.
HSUPA esta definido en UMTS lanzamiento (Release) 6 estándar publicado por 3GPP, como una tecnología que ofrece una mejora sustancial en la velocidad para el tramo de subida, desde el terminal hacia la red.
HSDPA y HSUPA, ofrecen altas prestaciones de voz y datos, y permitirá la creación de un gran mercado IP multimedia móvil. HSUPA optimiza las aplicaciones de datos avanzados persona a persona, con mayores y mas simétricos ratios de datos, como el email en el móvil y juegos en
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tiempo real con otro jugador. Las aplicaciones tradicionales de negocios, junto con muchas aplicaciones de consumidores, se beneficiaran del aumento de la velocidad de conexión.
Con HSUPA se prevé el uso de un canal dedicado en el enlace ascendente (E-DCH, Enhanced Dedicated Channel) en el que se emplearan métodos similares a los empleados en HSDPA.
Parámetro
EDGE EDGE
EVDO
Evolved
Rel 0
Rel A
WCDMA
HSPA
Rel B
UMTS
TDD
HSDPA
HSUPA
Ancho banda MHz
0.2
0.2
1.25
1.25
5 20
5
5 10
5
5
Modulación DL
GSMK/ 8PSK
QPSK 16/32QAM
8/QPSK 16QAM
8/QPSK 16QAM
64QAM
QPSK
16 QAM
QPSK 16QAM
QPSK
Modulación UL
GSMK/ 8PSK
QPSK 16/32QAM
BPSK
BPSK
64QAM
OQPSK
16 QAM
QPSK
QPSK
Técnica acceso
TDMA
TDMA
CDMA
CDMA
CDMA
CDMA
CDMA TDMA
CDMA
CDMA
Tipo de dispersión
No
No
Direct Sequence
Direct Sequence
Multi Carrier
Direct Sequence
Direct Sequence
Direct Sequence
Direct Sequence
Duplexión
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
FDD
TDD
FDD TDD
FDD TDD
Velocidad DL (Mbps)
0.474
1.9
2.4
3.1
73.5
0.384
16
14.4
14.4
Velocidad UL (Mbps)
0.474
0.947
0.153
1.8
27
0.384
16
0.384
5.76
Tabla 2.4 Comparación entre tecnologías 3G.
2.4.6
WiMax:
WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access) es el nombre comercial del estándar 802.16 de la IEEE. La versión fija se conoce como 802.16d aunque el nombre oficial es 802.162004, mientras que la versión móvil se le llama 802.16e aunque su nombre oficial es 802.162005. La futura versión 802.16m es la que se consideraría como tecnología pre-4G. Sin embargo en octubre de 2007 la ITU clasifico a WiMax como tecnología 3G.
88
Utiliza como método de acceso OFDMA y SOFDMA (Scalable OFMD). Otra técnica utilizada es MIMO. Opera en las bandas de 2.5 GHz y 3.5 GHz, aunque también puede hacerlo en la banda de 5 GHz que no es licenciada. Para la duplexión puede utilizar TDD o FDD.
Para el estándar 802.16e soporta una movilidad de 120 Km/h, utiliza un ancho de banda variable desde 1.25 MHz hasta 20 MHz. Utiliza modulación QPSK, 16-QAM y 64-QAM en downlink y QPSK, 16-QAM en uplink. Para la duplexión el modo seleccionado es TDD. La Figura 4.2.6 muestra la evolución que ha tenido WiMax.
Figura 2.8 Evolución WiMax
WiBro es la versión coreana de WiMax, opera en 2.3 GHz y utiliza un ancho de banda de 8.75 MHz y soporta una movilidad de hasta 60 Km/h. WiMax por su parte puede ser implementada en diferentes bandas y utilizar anchos de banda variables. Es destacado que WiMax tiene mejor eficiencia espectral que otras tecnologías.
2.5
Cuarta Generación (4G)
La ITU (Internacional Telecommunication Union) es el organismo internacional encargado de definir lo que será la cuarta generación de telefonía celular, como lo definió con los requerimientos de la tercera generación. Las tecnologías que cumplieron con esos requerimientos formaron parte de la familia IMT-2000 y las tecnologías de cuarta generación formaran parte de la familia IMT-Advanced.
Entre algunos de los posibles requerimientos de IMT-Advanced que se deberán cumplir será velocidades de hasta 100 Mbps con alta movilidad y 1 Gbps a baja movilidad, comunicación totalmente IP, compatibilidad entre las diferentes tecnologías, esquemas de modulación de alto
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nivel y métodos de acceso más complejos, handoff entre redes heterogéneas y roaming mundial. Entre las tecnologías que se ven como candidatas a 4G están LTE y UMB.
2.5.1
LTE
LTE (Long Term Evolution) es la siguiente evolución de las redes UMTS/HSPA hacia 4G. Esta tecnología esta estandarizada por la 3GPP y será presentada inicialmente en el Rel. 7 para posteriormente incluir mejoras en el Rel. 8.
El aspecto más importante es un nuevo método de acceso, OFDMA para downlink y SC-FDMA en uplink, sin embargo se mantiene la compatibilidad con WCDMA. También se incorpora el uso de MIMO en los dispositivos. Es una tecnología totalmente IP, basada en IMS como parte de la arquitectura en el Core Network. LTE esta diseñado para operar con varios anchos de banda desde 1.25 MHz hasta 20 MHz.
Puede operar en los dos modos FDD y TDD, alcanzando velocidades de hasta 326 Mbps en downlink y 86.4 Mbps en uplink para un ancho de 20 MHz y con una configuración 4x4 en las antenas. Se disminuye la latencia a 10 ms y se mejora la eficiencia espectral. En la modulación utiliza 16 y 64 QAM.
Figura 2.9 Reducción en la latencia de las tecnologías GPRS/EDGE/WCDMA/HSPA/LTE.
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2.5.2
UMB
UMB (Ultra Mobile Broadband) es la evolución hacia 4G de la familia CDMA2000. Esta estandarizado por el grupo 3GPP2. Es una tecnología completamente IP y con movilidad completa.
Utiliza como método de acceso OFDMA y también utiliza MIMO en los receptores. Puede alcanzar una velocidad de 288 Mbps en downlink y 75 Mbps en uplink utilizando una configuración de antena de 4x4 y con un ancho de 20 MHz. El ancho de banda es variable desde 1.25 MHz hasta 20 MHz igual que LTE. Para la duplexión utiliza el modo FDD. También reduce la latencia a 14.3 ms para soportar VoIP. Las bandas en que puede operar esta tecnología son 450, 700, 850, 1700, 1900, 1700/2100, 1900/2100 y 2500 MHz.
CAPITULO III: CARACTERÍSTICAS Y ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE GPRS, EDGE, WCDMA, HSDPA Y HSUPA. Resumen: en este capitulo se enumeran las características básicas y especificaciones técnicas del camino evolutivo de la tecnologías de GSM, en el apartado 3.1 GPRS, en el 3.2 EDGE, WCDMA/UMTS en el 3.3, HSDPA y HSUPA, en los apartados 3.4 y 3.5 respectivamente, sus arquitecturas de red y los requerimientos necesarios para implementar redes de este tipo.
Summary: This chapter lists the basic features and technical specifications of the evolutionary path of GSM technology, GPRS in 3.1, the 3.2 EDGE, WCDMA / UMTS at 3.3, HSDPA and HSUPA, in paragraphs 3.4 and 3.5 respectively, their network architectures and the requirements necessary to implement such networks.
3.1 GPRS
3.1.1 Compatibilidad con GSM:
La característica principal de GPRS es su compatibilidad con el sistema GSM, ya que las redes están basadas en esta tecnología. Lo que permite a los terminales que vayan saliendo al mercado tener una capacidad dual GSM/GPRS.
3.1.2 Servicios
Se pueden utilizar voz y transferencia de datos por medio del móvil, a través de una mayor velocidad de transmisión, máxima teórica de 171.2 Kbps. El aumento de velocidad va directamente unido al tipo de aplicaciones que puede soportar.
3.1.3
Always On
GPRS permite ahorrar el tiempo de conexión cada vez que se requiere una información, ya que el terminal esta siempre conectado “always on”, facilitando las conexiones inalámbricas.
91
92
3.1.4 Tarifa
La facturación esta basada en el volumen de datos transferidos, no en el tiempo de conexión. Lo que hace que los usuarios de GPRS puedan desarrollar nuevas aplicaciones que antes no eran posibles con los servicios GSM.
3.1.5
Conmutación de Paquetes:
GPRS utiliza conmutación de paquetes, lo que permite optimizar la utilización del espectro de radio disponible al no ser necesario que un canal de radio sea utilizado para la transmisión de un punto a otro. En la conmutación de paquetes los datos son divididos por paquetes, los que son enviados de forma separada. Esta información viaja a través de la red hasta llegar a su destino, luego es reconstruida hasta su forma original. Todas las partes que componen los datos están relacionados, pero la forma en como viajan y se vuelven a agrupar es diferente. Los paquetes viajan por las frecuencias disponibles, lo que facilita a un número elevado de usuarios de GPRS compartir el mismo ancho de banda.
3.1.6 Codificación:
Para GPRS se definió cuatro esquemas de codificación distintos, designados CS1 hasta CS4. Cada uno de ellos tiene diferentes medidas de codificación de corrección de errores, estos además han sido optimizados para distintos ambientes de radio.
El esquema de codificación variable utilizado por GPRS permite tener diferentes velocidades. Mientras mas robusta es la codificación menor es la velocidad y viceversa. Para una codificación CS-1 la velocidad por time slot será de 8 Kbps mientras que para CS-4 se puede alcanzar hasta 20 Kbps. La selección del esquema de codificación depende de la distancia de la estación móvil a la BTS.
93
Figura 3.1 Velocidades con los diferentes tipos de esquemas de codificación.
3.1.7
Modulación:
El tipo de modulación utilizado en GPRS es GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying – Modulación por Desplazamiento Gausiano Mínimo), la cual es un tipo de modulación por fase y utiliza 1bit/símbolo.
Parámetro
GPRS
Modulación
GMSK
Velocidad de símbolo
270 Ksimb/s
Velocidad de modulación de bit
270 Kb/s
Velocidad de datos de radio por intervalo de
22.8 Kb/s
tiempo Velocidad de datos de usuario por intervalo de
20 Kb/s (CS4)
tiempo Velocidad de datos de usuario (8 intervalos de
160 Kb/s (182.4 Kb/s)
tiempo) Conmutación
Paquetes
Ancho de banda de canal (KHz)
200
Canales por portadora
8
94
Técnica acceso
TDMA
Tipo de dispersión
Frequency Hopping
Voz y datos simultáneamente
No
Velocidad por time slot (Kbps)
20.0
Max. Time spots combinados
1
Velocidad por usuario (Kbps)
20.0
Tabla 3.1 Características y especificaciones técnicas de GPRS.
3.1.8 Arquitectura de la Red GPRS
La arquitectura de red de GPRS esta basada fundamentalmente en GSM, por lo que comparte con ella la red de acceso GSM-IP. Para lograr esto, GPRS introduce nuevos elementos que se detallaran a continuación:
Figura 3.2 Arquitectura de la red GPRS.
95
El nodo de conmutación (SGSN) será el encargado de la gestión de la movilidad y del mantenimiento del enlace lógico entre móvil y red. El nodo de pasarela (GGSN) será el encargado de proporcionar el acceso a las redes de datos basadas en IP. Cada nodo debe cumplir con su misión pero para poder cumplir satisfactoriamente se deben complementar.
3.1.8.1 Software:
Una actualización del software a nivel de BTS (Estación de Transmisión).
3.1.8.2 Hardware:
Un nuevo Hardware en el controlador de estación (BSC), el que se denomina PCU (Packet Unit Control/ Unidad de Control de paquetes), y el es el encargado de manejar la comunicación de paquetes.
3.1.8.3 La red troncal GPRS o backbone basado en IP.
3.1.8.4 GGSN:
La función principal de GGSN (GATEWAY GPRS SUPPORT NODE) es la de actuar como pasarela entre la red troncal GPRS y las redes externas como IP. Además es el elemento primordial de la infraestructura de GPRS. Está encargado de traducir los paquetes que se reciben desde el SGSN al formato de la red externa (IP), traduce las direcciones IP en las direcciones del móvil de destino, realiza la autentificación, y lleva a cabo la tarificación.
3.1.8.5 SGSN:
SGSN (SERVING GPRS SPPORT NODE) es el nodo encargado de la entrega de paquetes desde y hacia los móviles que están dentro de su área de servicio. Tiene asociado un Location Register similar al VLR. Está encargado del encaminamiento y transferencia de paquetes de datos, de la gestión de la movilidad, de la autenticación de usuarios y de la tarificación.
96
3.1.8.6 Tunneling:
En la arquitectura de la red GPRS, hay un concepto que es clave, que rige la transmisión, éste es llamado Tunneling, este hace que lo importante a la hora de transmitir información sea la dirección final de destino, y no el medio o ruta que siga esta información. El tunneling se basa en el encapsulado de los datos con introducción de cabeceras de direcciones de destino y origen, también en la actualización de tablas de enrutamiento existentes (tanto en GGSN y en el SGSN), y por ultimo en la asignación de una dirección IP al móvil.
3.2 EDGE
3.2.1
Velocidad:
EDGE soporta un throughput de datos teórico peak de 473 kbps y velocidades de datos promedio de 110 a 130 kbps. Estas velocidades permiten soportar una amplia gama de avanzados servicios de datos, incluso streaming de audio y video, acceso veloz a Internet y descarga de archivos de gran tamaño.
3.2.2
Conexión:
La conexión en EDGE es “siempre activa”, al igual que la banda ancha por cable y DSL, es una conexión constante, lo que evita conectarse cada vez que se desea a Internet. Además los clientes pueden mantener una sesión de datos mientras responden una llamada telefónica. Esta es una característica totalmente exclusiva de las tecnologías GSM.
3.2.3
Tarifa:
EDGE en una tecnología basada en paquetes, lo que constituye una manera más eficiente de provisión de servicios por parte de los operadores. Estos significa que al ser por paquetes, los clientes pagan solo por los datos que envían o reciben, en lugar de pagar además por el tiempo de aire necesario para establecer una conexión y esperar la respuesta de un servidor.
97
3.2.4
Cobertura
EDGE es una actualización relativamente económica y simple para los operadores, por lo que la cobertura de EDGE debiera expandirse rápidamente de las cuidades a los suburbios y demás áreas. EDGE también es compatible con GPRS, es decir que cuando los clientes se trasladan fuera de un área con cobertura EDGE, se conmutan automáticamente a una red GPRS, de las cuales desde 2004 existe disponibilidad en más de 92 países. Como resultado de ello, los clientes de EDGE tienen garantizado algún nivel de servicio de datos en paquetes en su lugar de residencia así como al encontrarse de viaje.
3.2.5
Selección de teléfonos:
Los clientes podrán optar entre diversos dispositivos y tarjetas PC de los fabricantes líderes, como Motorota, Nokia, NEC, Siemens y Sony-Ericsson, entre otros, que ofrecen una variedad de modelos. Los dispositivos darán soporte a GSM/GPRS y funcionan en múltiples bandas de espectro, entre ellas variantes de 850/900/1800/1900 MHz.
3.2.6
Eficiencia Espectral y Flexibilidad:
EDGE es una tecnología de banda angosta la cual utiliza canales de 200 kHz, por lo que no necesita un gran bloque de espectro, y puede desplegarse en las bandas mas utilizadas actualmente: 850, 900, 1800 y 1900 MHz. EDGE tiene la capacidad de desplegarse dentro del espectro existente sin necesidad de una nueva licencia 3G, esto se traduce en que el operador puede lanzar servicios 3G rápidamente, en más mercados y a un costo inferior.
3.2.7
Facilidad de actualización:
EDGE utiliza la misma estructura de marcos TDMA, canal lógico, y el ancho de banda de 200 KHz en la portadora, que las redes GSM de hoy, de modo que desplegar EDGE no requiere de una reingeniería fundamental de los planes de celdas. Si la infraestructura de radio de un operador tiene menos de 5 años de antigüedad, la actualización a EDGE generalmente implica nuevo software y tarjetas de canales en las celdas. Como resultado de ello, actualizar todas las celdas de una cuidad principal requiere unas pocas semanas, lo que le permite a los
98
operadores lanzar servicios EDGE rápidamente. El costo relativamente bajo de la actualización a EDGE también significa que los operadores pueden fijar precios para sus servicios avanzados mucho más competitivamente que si la actualización requiriera el reemplazo de elementos fundamentales de la infraestructura de radio.
3.2.8
Compatibilidad:
EDGE es compatible con otras tecnologías en el camino migratorio GSM a 3G, de modo que cuando los clientes tienen teléfonos y módems PC card multimodo se desplazan hacia fuera de a cobertura EDGE, se los conmuta automáticamente a redes GPRS o WCDMA, dependiendo de los servicios de datos a los que están suscritos. EDGE también reutiliza la infraestructura de red de datos en paquetes desplegada para GPRS, haciendo que los costos de actualización sean incrementales y no monumentales.
3.2.9
Calidad de servicio (QoS):
EDGE incluye sofisticados mecanismos de calidad de servicio (QoS) que les dan más control a los operadores, asegurándose que cada aplicación o cliente reciba la cantidad correcta de ancho de banda. La calidad de servicio es clave para un servicio que apunta a clientes empresariales; ayuda a retener clientes y reduce la necesidad de bajar las tarifas con el fin de atraer clientes que reemplacen a aquellos que han optado por cambiar de compañía.
3.2.10 Roaming global:
EDGE será especialmente atractivo para empresas y ejecutivos de negocios que necesiten 3G mientras se encuentren de viaje en el extranjero. EDGE estará disponible en todos los continentes, y en áreas que no cuenten con cobertura EDGE, el teléfono o modem automáticamente se conmutara a GPRS, probada o lanzada por mas de 210 operadores en mas de 92 países. Como resultado de ello, los clientes de EDGE siempre tendrán acceso de datos en paquetes a alta velocidad. Además, EDGE será compatible con UMTS/WCDMA, permitiendo que los clientes realicen roaming en redes 3G.
99
3.2.11 Modulación:
El sistema GSM esta basado en la modulación GMSK (Gaussian Minimum Phase Keying – Modulación por Desplazamiento Gausiano Mínimo), la cual es una modulación por fase y utiliza 1 bit/símbolo. Para poder alcanzar mayores velocidades de bit por intervalo de tiempo que las que están disponibles en GSM/GPRS, se necesita modificar el método de modulación. Se ha especificado EDGE de manera de reutilizar la estructura, el ancho y la codificación del canal y los mecanismos y funcionalidades existentes en GPRS y HSCSD.
En EDGE la norma de modulación escogida es 8PSK (8 Phase Shift Keying), la cual cumple dichos requerimientos. Esta modulación tiene las mismas características que GMSK, en términos de generación de interferencias sobre los canales adyacentes. Esto permite la integración de canales EDGE sobre un plan de frecuencias existente y asignar nuevos canales. El método de modulación 8PSK es un método lineal, que hace aumentar la velocidad de datos en un factor de 3 bit/símbolo, lo que posibilita triplicar la tasa de transmisión de datos. Con este aumento en la cantidad de bits por símbolo, fue posible colocar tres veces más de información en el mismo canal de radio frecuencia (200 KHz) usado por el sistema GSM/GPRS, o sea, para cada tres “timeslots” usados anteriormente pasamos a compactar la información en sólo un “timeslot”. Los esquemas de codificación EDGE son una mezcla de GMSK y 8PSK.
Al usar la modulación 8PSK, la distancia entre los diferentes símbolos es menor que al usar GMSK. Estas menores distancias aumentan el riesgo de una interpretación errónea de los símbolos, porque para el receptor de radio es más difícil diferenciar entre los distintos símbolos recibidos. Bajo buenas condiciones de radio, esto no tiene mucha influencia, sin embargo bajo condiciones de radio pobres adquiere mayor importancia. Por lo cual se usaran bits extras para agregar más codificación de corrección de errores y permitir la recuperación de la información correcta. Por lo tanto GMSK es más eficiente sólo bajo ambientes de radio muy pobres.
3.2.12 Esquemas de Codificación:
En EDGE se han introducido nueve esquemas de codificación de modulación, designados como MCS1 hasta MCS9. Estos esquemas cumplen las mismas funciones que los esquemas de codificación de GPRS. Los cuatro esquemas de codificación EDGE más bajos (MCS1 a MCS4)
100
usan GMSK, mientras que los cinco esquemas superiores (MCS5 a MCS9) usan modulación 8PSK. Un paquete enviado con un esquema de codificación más alto (menor corrección de errores) que no es recibido adecuadamente, puede ser retransmitido con un esquema de codificación más bajo (mayor corrección de errores), si las nuevas condiciones del ambiente de radio lo requieren. Esta re-segmentación (retransmisión con otro esquema de codificación), requiere cambios en los tamaños de la carga útil de los bloques de radio, lo que explica porque EDGE y GPRS no tienen el mismo rendimiento para los esquemas de codificación de la modulación GMSK. Esta re-segmentación no es posible en GPRS.
3.2.13 Manejo de Paquetes:
EDGE permite retransmitir un paquete cuando no es correctamente decodificado por medio de un esquema de codificación más robusto. En el caso de GPRS, cuando un paquete no era recibido correctamente se retransmitía pero con el mismo esquema de codificación, esto sin importar si las condiciones de radio cambiaban o permanecían de la misma forma. En cambio, en EDGE un algoritmo decide el nivel de confianza con el cual la adaptación del enlace debe trabajar. Esto es lo que se llama re-segmentación. Paquetes enviados con poca protección de errores pueden ser retransmitidos con mayor protección contra errores, si es que el sistema lo requiere por las nuevas condiciones de radio. Por lo tanto, el algoritmo para el control del enlace puede ser muy agresivo cuando seleccione el esquema de codificación en la modulación.
Parámetro
EDGE
Modulación
8-PSK/GMSK
Velocidad de símbolo
270 Ksimb/s
Velocidad de modulación de bit
810 Kb/s
Velocidad de datos de radio por intervalo de tiempo Velocidad de datos de usuario por intervalo de tiempo
Velocidad de datos de usuario (8 intervalos de
69.2 Kb/s
59.2 Kb/s (MCS9)
473.6 Kb/s (553.6 Kb/s)
101
tiempo) Ancho de banda (MHz)
0.2
Modulación en downlink
GMSK/8-PSK
Modulación en uplink
GMSK/8-PSK
Técnica acceso
TDMA
Tipo de dispersión
No
Duplexión
FDD
Velocidad downlink (Mbps)
0.474
Velocidad uplink (Mbps)
0.474
Tabla 3.2 Características y Especificaciones Técnicas de EDGE
3.2.14 Arquitectura de EDGE
La arquitectura de EDGE es la misma que la de GPRS, solamente con la introducción de algunos cambios. La unidad de control de paquetes se puede colocar en la radio base, en el controlador de la radio base, o el nodo de soporte de GPRS. La unidad central de control siempre se coloca en la radio base. El controlador del enlace de radio se tiene que extender a EDGE para evitar el colapso del protocolo de radio.
El cambio de GPRS a EDGE consiste simplemente en una actualización de software en la radio base en su Controlador de la Radio Base y la suma de un elemento que se llama EDGE TRU (Unidad de Transceptor) en el transceptor de la Radio Base.
GPRS y EDGE tienen distintos protocolos y un comportamiento diferente en el lado de la radio base. Mientras que por el enfoque de la red central, GPRS y EDGE comparten los mismos protocolos de manejo de paquetes, por lo tanto, se comportan de la misma manera. Utilizando EDGE, la misma ranura de tiempo puede soportar un número mayor de usuarios. Esto disminuye el número de recursos de radio que se requieren para soportar el mismo tráfico, lo cual libera capacidad del sistema para soportar mas trafico de aplicaciones de voz o de datos.
102
Al igual que GPRS, EDGE puede ser visto como un elemento que aumenta la capacidad del sistema cuando es necesario.
En la figura 3.3 se pueden apreciar los elementos afectados de la arquitectura de GPRS para poder soportar EDGE
Figura 3.3 Diferencia arquitectura entre GPRS y EDGE
3.3
WCDMA/UMTS
3.3.1
Velocidad:
Alta velocidad de transmisión de datos, 384 Kbps con área de cobertura amplia o cuando el usuario se encuentra en movimiento y 2 Mbps cuando el usuario se encuentra en un lugar fijo. La velocidad promedio es de 220 a 320 Kbps, que ya es suficientemente rápido para soportar una amplia gama de servicios de datos avanzados, incluidos streaming de audio y video de alta calidad, acceso rápido a Internet y descarga de grandes archivos.
3.3.2
Flexibilidad:
Alta flexibilidad del servicio, combinando paquetes y conmutación de circuitos en el mismo canal, permitiendo servicios multimedia con múltiples conexiones de circuito o paquete en un terminal. Servicios con diferentes requerimientos de calidad, como lo son voz y datos, pueden ser soportados con excelente capacidad y cobertura. Además WCDMA permite en cada canal
103
de 5 MHz, manejar servicios mixtos con un promedio de velocidad entre 8 Kbps a 2 Mbps, ayudando que los servicios varíen de acuerdo con las características de cada conexión.
3.3.3
Modos de Operación:
Existen dos tipos de sistemas UMTS, acceso múltiple por división de código en banda ancha con duplex por división de frecuencias (FDD/WCDMA) y acceso múltiple por división de código en banda ancha con duplex por división de tiempo (TDD/WCDMA). FDD/WCDMA utiliza dos frecuencias, lo que permite transmisión y recepción independiente en dos frecuencias distintas. TDD/WCDMA permite la transmisión en duplex en la misma frecuencia al asignar distintas ranuras temporales en un mismo marco para transmisión y recepción. Los sistemas han sido diseñados para ser compatibles en sentido inverso con otros sistemas celulares establecidos, lo que permite la transición gradual entre sistemas existentes tales como GSM y el avanzado sistema UMTS.
3.3.4
Ayuda para la Capacidad:
Ayuda para la capacidad futura y la cobertura que realizan las tecnologías a gusto de las antenas adaptables, de las estructuras avanzadas del receptor y de la diversidad del transmisor.
3.3.5
Conexión siempre activa:
Al igual que la banda ancha por cable y el DSL, UMTS/WCDMA ofrece una conexión permanente a Internet, de modo que los usuarios no tienen que conectarse cada vez que necesiten el acceso, y pueden recibir servicios de notificaciones.
3.3.6
Valor:
UMTS/WCDMA es una tecnología basada en paquetes, lo que constituye una forma más eficiente de provisión de servicio por parte de los operadores. Esos ahorros pueden ser trasladados a los usuarios en forma de tarifas mas bajas. El hecho de que se trate de tecnología en paquetes también significa que los usuarios solo pagan por los datos que envían y reciben
104
en lugar de pagar también por el tiempo de aire utilizado para establecer una conexión y esperar a que responda el servidor.
3.3.7
Compatibilidad:
UMTS/WCDMA es compatible con EDGE y GPRS, lo que permite que los usuarios salgan de un área de cobertura UMTS/WCDMA y sean conmutados automáticamente a una red EDGE o GPRS, dependiendo de factores tales como disponibilidad de la red y cantidad de ancho de banda requerida para la aplicación de que se trate. Este diseño les otorga a los operadores la flexibilidad de lanzar UMTS en ciertas partes de su área de cobertura, como las grandes cuidades, antes de extenderse hacia otras áreas. Un operador también puede elegir tener desplegados GSM, GPRS, EDGE y UMTS en el mismo mercado. Este enfoque no constituye un derroche en abundancia, sino que le permite al operador rutear cada tipo de tráfico hacia la red que este mejor equipada para manejarlo. Por ejemplo mensajes de texto que requieren poco ancho de banda podrían enviarse por la red GPRS, liberando así a la red WCDMA para los servicios que requieren gran ancho de banda como el streaming de video.
3.3.8
Cobertura Interior:
El uso del modo de operación TDD es de utilidad en ambientes internos donde se manejan espectros sin licencia.
3.3.9
Simplicidad y economía en el terminal:
El procesamiento de la señal requerido es bajo comparado con las tecnologías alternativas. Menos complicada y de menor costo, facilitando la producción en serie, más competencia y mayores oportunidades para operadores de red y usuarios finales.
3.3.10 Calidad de Servicio (QoS):
Se incluyen sofisticados mecanismos de calidad de servicio (QoS), con lo que se asegura que cada tipo de servicios de datos recibe exactamente la cantidad de espectro y recursos de
105
infraestructura que necesita. Por ejemplo, a un servicio streaming de video se le asignaría suficiente ancho de banda para que la imagen sea estable y de calidad.
3.3.11 Migración desde GSM:
WCDMA usa una estructura de protocolo de red similar (señalización) a GSM, por lo tanto, permite la utilización de la actual red GSM como la estructura de núcleo de red. WCDMA provee la oportunidad para el desarrollo global y ofrece a los operadores existentes en GSM la oportunidad para construir servicios de acceso inalámbrico de tercera generación con la inversión existente.
3.3.12 Roaming global Transparente:
La selección de UMTS/WCDMA como estándar Europeo ofrece una única oportunidad para crear un estándar global armonizado para servicios de tercera generación. Lo cual se traduce en asegurar un roaming global entre las operadoras de red inalámbricas.
3.3.13 Eficiente uso del espectro:
UMTS/WCDMA permite un uso muy eficiente del espectro de radio disponible. La reutilización de las celdas es aplicada, por lo que no necesita planificación de frecuencia. Usando técnicas como estructura de celdas jerárquicas, arreglas de antenas adaptativas y demodulación coherente (bidireccional), la capacidad de la red puede ser incremental. Además hay que destacar que una red por capas puede ser desplegada con bandas de frecuencia de 2 a 15 MHz (la asignación de espectro para una operadora en la banda de 2 GHz) dado que 2 a 5 MHz es todo lo que se requiere para la capa de celdas.
3.3.14 Capacidad y cobertura:
WCDMA pueden manejar ocho veces más usuarios que los transceptores de banda angosta. Cada carrier RF puede manejar 100 conexiones de voz simultáneas, o 50 usuarios simultáneos tipo Internet. La capacidad de WCDMA es aproximadamente el doble de CDMA de banda angosta en ambientes urbanos y suburbanos. La mayor utilización del ancho de banda, el uso
106
de demodulación coherente y el rápido control de potencia en el enlace ascendente y descendente permite mantener baja la potencia en el receptor.
3.3.15 Servicios Múltiples para la Conexión:
WCDMA cumple con los requerimientos de IMT-2000, ya que los servicios de conmutación de circuitos y paquetes pueden ser combinados con distintos anchos de banda, y liberados al mismo usuario y con niveles de calidad de servicio específicos. Cada terminal WCDMA puede acceder distintos servicios de forma simultanea, por ejemplo voz con Internet o email, etc.
3.3.16 Servicios de Acceso Rápido:
Para poder soportar instantes de acceso a servicios multimedia, se desarrollo un procedimiento de acceso aleatorio, que usa sincronización rápida para manejar servicios de paquetes de datos a 384 Kbps. Este requerimiento es de sólo décimas de milisegundos para iniciar una conexión entre un usuario móvil y la estación base.
3.3.17 Economía de Escala de Red:
El acceso inalámbrico de WCDMA puede coexistir con la actual red digital celular (GSM en Europa), dado que la misma estructura de núcleo de red es utilizada de la misma forma que como se reutilizan las estaciones base.
3.3.18 Aplicaciones y Servicios futuros:
WCDMA soporta redes conmutadas de paquetes para poder acceder a Internet, y redes conmutadas de circuitos para el tráfico de voz o videoconferencia. Este soporte permitirá al usuario acceder a una página WEB, mantener una videoconferencia y bajar grandes archivos desde una red corporativa de manera simultanea. Entre los servicios que ofrece y ofrecerá WCDMA están: Entretenimiento (con un audio de calidad como CD, video, gráficos, fotos y juegos), Mensajes, Internet, Intranet, Correo Electrónico Interactivo, Videoconferencias, Fax, Comercio Electrónico, Control Remoto, Monitoreo Remoto, etc.
107
3.3.19 Soporte IP:
WCDMA soporta conectividad IP y velocidades de hasta 2 Mbps, permitiendo accesos más rápidos en Internet.
La habitual asociación entre las comunicaciones móviles y el acceso a Internet, ha estimulado que estas sean integradas. La tecnología fundamental sobre la cual trabaja IP es Conmutación de Paquetes, y en el camino evolutivo de GSM hacia WCDMA, se incluye un estado llamado GPRS, la cual provee de conmutación de paquetes hasta 115 Kbps.
Parámetro
UMTS/WCDMA
Esquema Multiple de Acceso.
DS-CDMA
Esquema a dos caras.
FDD/TDD
Modo dual del acceso del paquete.
Canal combinado y dedicado.
Multirate/esquema variable de la tarifa.
Factor y multi-código que se separan variables.
Espaciamiento del portador.
Longitud del macro.
4.4 – 5.2 Megaciclos (trama del portador de 200 Kilociclos). 4.4 – 5.2 Megaciclos (trama del portador de 200 Kilociclos). FDD: No necesita sincronización.
Inter sincronización de estación baja. TDD: La sincronización requerida. Tarifa de Viruta.
3.84 Mcps
Longitud de Trama
10 ms
Sincronización de radio base.
No síncrona
Ancho de canal.
1.25, 5, 10, 20 MHz
Estructura del canal RF.
Secuencia directa.
Modulación downlink.
QPSK
108
Modulación uplink
BPSK
Control de nivel de potencia.
1.6 KHz.
Compatibilidad
GSM
Factor de reuso de frecuencia.
1
Banda por portadora
5 MHz
Nº de slots/frame
15
Nº de chips/spots
256
Factor de enlace ascendente ensanchado
4 a 256
Factor de enlace descendente ensanchado
4 a 512
Transmisión de datos.
128 Kbps
Transmisión de voz
0.4 – 16 Kbps
Tasa de canal
7.5 Kbit/s a 960 Kbit/s
Sincronización de estación base.
No necesita utilizar códigos PN tipo gold para identificarlas.
Códigos.
Código gold, secuencia PN
Técnica acceso
CDMA
Tipo de dispersión
Direct Sequence
Duplexión
FDD
Velocidad downlink (Mbps)
0.384
Velocidad uplink (Mbps)
0.384
Tabla 3.3 Características y Especificaciones Técnicas WCDMA.
109
3.3.20 Arquitectura UMTS/WCDMA:
La arquitectura de UMTS describe tres elementos principalmente, el UE o equipo de usuario, UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) y la red central. La interfaz Uu se encuentra entre el UE y la red UTRAN, y entre ésta y la red central o Core Network se encuentra la interfaz lu. Y la interfaz entre el UE y la red UTRAN es la tecnología WCDMA, es decir, la conexión entre el equipo de usuario y la red de acceso de radio para UMTS es mediante la tecnología WCDMA.
La red central común utiliza los mismos elementos de red que GPRS y GSM, incluyendo el SGSN, el GGSN, el MSC, el HLR y VLR. A esto se le conoce como red UMTS de multiradio, y ofrece un máximo de flexibilidad a los operadores para el suministro de distintos servicios en sus áreas de cobertura.
Figura 3.4 Arquitectura UMTS/WCDMA
3.4
HSDPA
3.4.1 Canal de Transporte (HS-DSCH):
El objetivo del HSDPA es ser una solución que permita una alta tasa de datos en el enlace descendente entre BS (Estación Base) y UE (Equipo Usuario). Por lo tanto se introduce un
110
nuevo canal de transporte en el enlace descendente denominado HS-DSCH (High-Speed Downlink Shared Channel – Canal Compartido de Enlace descendente de alta velocidad). Este canal es semejante al canal DSCH del WCDMA y permite con ello a los usuarios compartir una serie de recursos utilizados por la radio (como los códigos de canal y la potencia) de forma dinámica en el tiempo con lo que se consigue una mayor eficiencia. De esta manera, los TTI (intervalos de tiempo transmisión) son más cortos (2 ms).
Todos los canales HS-DSCH del HSDPA (subframe de 2 ms) son multiplexados por código utilizando un spread factor (SF) de 16. Un máximo de 15 códigos paralelos son ubicados en el canal HS-DSCH. Estos códigos pueden ser designados para un usuario durante un intervalo de transmisión de tiempo (TTI) o pueden ser divididos entre varios usuarios.
3.4.2
Adaptación Rápida del Enlace:
La velocidad de transmisión de datos no es constante, varia de forma rápida según las condiciones del canal de radio. Este método es más eficiente, para los servicios que pueden tolerar este tipo de variaciones en periodos muy cortos, que compensar las degradaciones de la radio aumentando la potencia de la señal (que es lo que se hacia hasta el momento).
3.4.3 Retransmisiones Rápidas:
Los datos que son recibidos en forma errónea, debido a las condiciones de propagación, se solicitan de nuevo al transmisor para su corrección, mejorando el tiempo de latencia observado por el usuario. Por lo cual fue seleccionado un mecanismo hibrido de requisición y repetición automática (Hybrid – ARQ) con un protocolo para espera (SAW). Esta funcionalidad pasó a ser terminada en la estación base y no más en el RNC.
3.4.4 Programación Rápida de Transmisiones (fast scheduling):
Para cada intervalo de transmisión de tiempo (subframe de 2 ms) el “scheduler” determina para cual equipamiento del usuario (o equipamientos) el HS-DSCH debe ser transmitido y juntamente con el AMC (Adaptative Modulation and Coding – Modulación y Codificación Adaptativa), a que tasa de datos.
111
Además de una granularidad con el subframe de 2 ms, un cambio importante para mejorar la optimización de los recursos en el HSDPA fue la transferencia de la función de “schedular” del RNC para las BSs. De esta manera, de acuerdo con la calidad del canal, el “scheduler” puede mas rápidamente monitorear las condiciones del canal de la UE y adaptar la ubicación de la tasa de datos.
Con ello, se consigue un uso más eficiente de los recursos compartidos.
3.4.5 Complemento de Modulación:
Cuando las condiciones de propagación de las ondas de radio lo permiten, puede utilizarse, como complemento la modulación 16QAM que es más eficiente que la normalmente empleada QPSK.
Con estas técnicas se consiguen básicamente las siguientes mejoras como los son, el aumento de la velocidad de descarga, con lo que se mejora la percepción del servicio por los usuarios. Además se producen menores retardos, ya que la respuesta de la red es más rápida por lo que la percepción de muchos servicios (como Web browsing) es mejor y es posible introducir servicios de tipo interactivo (como juegos en tiempo real en red). Lo otro que se produce es un aumento de la capacidad del sistema, lo que hace que se eviten problemas de congestión en determinadas circunstancias.
3.4.6 Modulación y Codificación Adaptativa:
HSDPA utiliza un esquema AMC (Adaptative Modulation and Coding - Modulación y Codificación Adaptativa) de modo de ubicar tasas de datos más altas para usuarios con el canal en condiciones mas favorables. Basado en la calidad del canal monitoreado por el equipamiento del usuario son optimizadas las siguientes características: •
Modulación: QPSK o 16QAM
•
Tasa de código efectiva del canal (code rate): ¼ a ¾
•
Numero de códigos empleados: 1 a 15
•
Potencia transmitida por código.
112
La máxima tasa de datos peak (14,4 Mbit/s) sería alcanzada teóricamente con modulación 16QAM, code rate igual a 1 y el empleo de 15 códigos simultáneos.
3.4.7 Calidad de Servicio (QoS):
Se incluyen sofisticados mecanismos de calidad de servicio (QoS), con lo que se asegura que cada tipo de servicios de datos recibe exactamente la cantidad de espectro y recursos de infraestructura que necesita.
Parámetro
HSDPA
Ancho de banda MHz
5
Modulación downlink
QPSK/16QAM
Modulación uplink
QPSK
Técnica acceso
CDMA
Tipo de dispersión
Direct Sequency
Duplexión
FDD/TDD
Velocidad downlink (Mbps)
14.4
Velocidad uplink
0.384
Tabla 3.4 Características y Especificaciones Técnicas HSDPA.
3.4.8 Arquitectura de HSDPA
En la figura 3.5 se puede apreciar la arquitectura de red de una operadora GSM donde conviven la red GSM/EDGE y la red terrestre de acceso radio del UMTS (UTRAN) basada en WCDMA. El UE (User Equipment - Equipo de Usuario) es el terminal móvil.
La implementación de HSDPA en la red de acceso (UTRAN) de esta operadora sería hecha a través del “upgrade” de software/hardware en las estaciones base (BS) y controladores de red
113
radio (RNC). La estación base (BS) es también conocida como nodo B en la terminología 3GPP.
Figura 3.5 Arquitectura HSDPA
3.5
HSUPA
Introducido en WCDMA 3GPP Release 6, el enlace de subida añade un nuevo canal de transporte a WCDMA, E-DCH.
Las transmisiones Enhanced Uplink proporcionan nuevas características, y para conseguir estas metas, Enhanced Uplink soporta diversas características:
3.5.1
Transmisión multi-código:
En contraste con HSDPA, el nuevo canal de subida que es introducido para Enhanced Uplink no está compartido entre los usuarios, esta dedicado a un único usuario. Hasta 4 códigos puede ser utilizado para incrementar la tasa de datos de subida.
114
3.5.2
TTI (Short Transmission Time Interval):
WCDMA 3GPP Release 99 utiliza un TTI de 10 ms, 20 ms ó 40 ms en la subida. Enhanced Uplink opera con un ITT de 2 ms ó 10 ms en la subida. Un TTI corto permite una reducción significativa en el total de latencia y es fundamental para que otras características se adapten rápidamente.
3.5.3
HARQ (Fast Hybrid Automatic Repeat reQuest):
El rápido protocolo HARQ utilizado es parecido al de HSDPA. La estación base puede rápidamente requerir retransmisiones de datos recibidos erróneos, lo cual proporciona mayor robustez y menos latencia en las retransmisiones.
HARQ con soft combining puede ser explotado no solo para proporcionar robustez contra interferencias no deseadas, sino también para mejorar la eficiencia del enlace.
3.5.4
Rápido Scheduling:
En la subida, la fuente común compartida entre los terminales es la cantidad de interferencias tolerables; es decir, el total de potencia recibida en la estación base.
El algoritmo de scheduling no esta estandarizado y diferentes estrategias de scheduling pueden ser implementadas. Esta flexibilidad es muy útil, ya que al existir medios y tipos de tráficos diferentes, estos pueden tener requerimientos diferentes para la estrategia de scheduling.
Parámetro
HSUPA
Ancho de banda MHz
5
Modulación downlink
QPSK
Modulación uplink
QPSK
Técnica acceso
CDMA
115
Tipo de dispersión
Direct Sequence
Duplexión
FDD/TDD
Velocidad downlink (Mbps)
14.4
Velocidad uplink (Mbps)
5.76
Tabla 3.5 Características y Especificaciones técnicas HSUPA.
Parámetro
GPRS
EDGE EDGE
Evolved
WCDMA UMTS
TDD
HSPA HSDPA
HSUPA
5
5
Ancho banda MHz
0.2
0.2
0.2
5
5
Modulación DL
GMSK
GSMK/ 8PSK
QPSK 16/32QAM
QPSK
16 QAM
QPSK 16QAM
QPSK
Modulación UL
GMSK
GSMK/ 8PSK
QPSK 16/32QAM
OQPSK
16 QAM
QPSK
QPSK
Técnica acceso
TDMA
TDMA
TDMA
CDMA
CDMA TDMA
CDMA
CDMA
Tipo de dispersión
Frequency Hopping
No
No
Direct Sequence
Direct Sequence
Direct Sequence
Direct Sequence
FDD
FDD
FDD
TDD
FDD TDD
FDD TDD
Duplexión
10
Velocidad DL (Mbps)
0.16
0.474
1.9
0.384
16
14.4
14.4
Velocidad UL (Mbps)
0.16
0.474
0.947
0.384
16
0.384
5.76
Tabla 3.6 Comparación entre tecnologías derivadas de GSM.
CAPITULO IV: CAPACIDADES TECNOLÓGICAS Y TECNOLOGÍAS COMPARADAS Resumen: este capitulo consiste en un análisis de las capacidades tecnológicas y una comparación de rendimiento, en el apartado 4.1 se realiza una descripción de las capacidades de datos y de los mecanismos empleados por GPRS, EDGE, WCDMA/UMTS, HSDPA y HSUPA para datos, así como de la eficiencia de los servicios de datos. En el apartado 4.2 se realiza una cuantificación del rendimiento y la capacidad de estos servicios.
Summary: This chapter is an analysis of technological capabilities and a comparison of performance in 4.1 is a description of the data capabilities and the mechanisms used by GPRS, EDGE, WCDMA / UMTS, HSDPA and HSUPA Data and efficiency of data services. In paragraph 4.2 shall perform a performance measurement and capacity of these services.
4.1
Capacidades Tecnológicas
La evolución de GSM desde tecnología de segunda generación a tecnología de tercera generación incorporó constantes optimizaciones de capacidad y eficiencia. Este progreso posibilita un número cada vez mayor de aplicaciones, por motivos de presentaciones así como de menores costos de uso. El soporte para datos celulares de segunda generación se limita a aplicaciones de datos básicas, tales como mensajería, e-mail basado en texto, y descarga de tonos de llamada, pero carece de conectividad suficiente para un acceso eficiente a Internet.
La llegada de GPRS hace posible un nuevo mundo de aplicaciones, entre ellas aplicaciones empresariales, navegación Web, aplicaciones para el consumidor, y ciertas aplicaciones multimediales.
Al incorporarse EDGE aumenta la capacidad de GPRS, permitiendo una apetitosa navegación por Internet, aplicaciones de streaming, un mayor rango en aplicaciones empresariales y multimediales.
116
117
Con WCDMA, HSDPA y HSUPA, los usuarios podrán acceder a teléfonos con video, música de alta fidelidad, aplicaciones ricas para multimedia, y un acceso sumamente efectivo a sus organizaciones. El rango progresivo de aplicaciones soportadas estimulará una mayor demanda y utilización por parte de los clientes, y por lo tanto llevará a mayores ingresos a los operadores.
Al evaluar las aplicaciones potenciales de los servicios celulares para datos, resulta útil considerar los requisitos aproximados de throughput para las distintas aplicaciones. Estos son: •
Micro-navegación (por ejemplo WAP): 8 a 16 Kbps
•
Mensajería Multimedia: 8 a 32 Kbps
•
Video-telefonía: 64 a 384 Kbps
•
Navegación Web: 32 a 384 Kbps
•
Aplicaciones empresariales, como e-mail, acceso a base de datos, trabajos en redes privadas virtuales: 32 a 384 Kbps
•
Streaming de video y audio: 32 a 384 Kbps
Analizando estos requisitos, se observa que GPRS ya cumple con las exigencias de muchas de las aplicaciones. A medida que ocurra una optimización en las capacidades de datos y disminuya el costo de los servicios (por ejemplo, en función de $ por Mbyte), los desarrolladores ofrecerán más y nuevos contenidos móviles. Vinculado a otros desarrollos complementarios, como servicios basados en la ubicación, infraestructura para comercio móvil, y mensajería multimedia, las aplicaciones de datos constituirán un flujo de ingresos creciente para los operadores.
Es complejo predecir cuales de las aplicaciones serán las impulsoras del mercado de datos inalámbricos, y cuales serán sus requisitos de ancho de banda, ya que el rango varía para las distintas aplicaciones. Lo que tampoco es claro es si las aplicaciones para los consumidores tendrán mayores requisitos de ancho de banda que las aplicaciones para empresas, aunque esta situación sería muy factible si el streaming de entretenimiento se tornase popular. Frente a estas dudas, es indispensable que los servicios de datos sean flexibles, tengan alta eficiencia espectral, y den soporte a una amplia gama de aplicaciones. Los servicios de datos de la evolución GSM a UMTS contienen exactamente esta capacidad, como se puede apreciar a continuación en la Tabla 4.1
118
Tecnología GPRS con esquemas de codificación de 1 a 2.
Beneficios El servicio de datos por paquetes IP entrega throughput efectivos de hasta 40 Kbps.
GPRS con esquemas de codificación 1 a 4
Incluye una opción para que los operadores incrementen las velocidades del servicio GPRS en 33%
EDGE
La tecnología de tercera generación triplica las velocidades de datos de GPRS de manera efectiva y duplica su eficiencia espectral.
WCDMA
El radio-enlace WCDMA da soporte a servicios integrados
de
voz
y
datos
flexibles,
con
velocidades peak de 2 Mbps. HSDPA
Una
optimización
a
WCDMA
y
totalmente
compatible en sentido inverso, HSDPS ofrecerá velocidades de datos peak de 10 Mbps, mayores que las de cualquier otro servicio celular de datos. Calidad de Servicio (QoS)
Disponible tanto para EDGE como para WCDMA, los mecanismos QoS dan soporte a
múltiples
clases de aplicaciones. Soporte multimedia
Un marco multimedia amplio posibilita aplicaciones de voz sobre IP y video.
Integración con WLAN
Redes futuras integraran a las redes celulares con hot spots WLAN.
Tabla 4.1 Beneficios de Tecnologías
4.1.1 GPRS
En la actualidad GPRS se encuentra disponible en más de 90 países en todo el mundo, con más de 270 redes y con más de 590 modelos de teléfonos, haciendo de GPRS la red basada en paquetes líder de la generación.
119
GPRS es una solución de conectividad IP basada en paquetes, que da soporte a un amplio rango de aplicaciones para empresas y consumidores. Sus redes operan como extensiones inalámbricas de Internet, y proporcionan a los usuarios acceso a Internet así como acceso a sus organizaciones desde cualquier lugar. Si se utilizan dispositivos de cuatro ranuras de tiempo, las velocidades de throughput alcanzados son de hasta 48 Kbps (80 Kbps con GPRS CS3-4), y los usuarios tienen la misma velocidad efectiva de acceso que con un modem, pero con el beneficio y comodidad de conectarse desde cualquier lugar.
Para poder entender la evolución de las capacidades de datos, se debe examinar como operan estos servicios de datos, comenzando primero por la arquitectura de GPRS.
Figura 4.1 Arquitectura GSM/GPRS
GPRS consiste básicamente en agregarle a GSM una infraestructura de datos en paquetes. Entre las funciones de los elementos de datos están: •
El controlador de la estación base dirige datos en paquetes al Nodo de Soporte de Atención GPRS (SGSN), un elemento que auténtica y rastrea la ubicación de las estaciones móviles.
120
•
El SGSN ejecuta las mismas funciones para datos que las que ejecuta el centro de conmutación móvil para voz. Hay un SGSN para cada área de atención, y a menudo esta co-ubicado con el centro de conmutación móvil (MSC).
•
El SGSN deriva los datos del usuario al Nodo de Soporte del Gateway GPRS (GGSN), que es un gateway hacia redes externas. Generalmente hay un GGSN por cada red externa, por ejemplo Internet. El GGSN también administra direcciones IP, asignando direcciones IP en forma dinámica a las estaciones móviles para sus sesiones de datos.
Otro elemento significativo es el registro de ubicación de origen (HLR), que recopila la información de las cuentas de los usuarios tanto para servicios de voz como para servicios de datos. Lo característico es que esta misma infraestructura de paquetes puede utilizarse para dar soporte a servicios de datos en redes EDGE y WCDMA, lo que simplificará las actualizaciones de red para los operadores.
En el radio-enlace, GSM utiliza radio-canales de un ancho de 200 KHz, dividido temporalmente en ocho ranuras de tiempo que se repiten cada 4.6 mseg. La red puede tener múltiples radiocanales (conocidos como transceptores) operando en cada sector de celda. La red asigna diferentes funciones a cada ranura de tiempo, tales como el canal de control de transmisión, funciones conmutadas por circuitos como llamadas de voz o llamadas de datos conmutadas por circuitos, el canal de control de transmisión de paquetes (optativo), y canales de datos en paquetes. La red puede ajustar dinámicamente la capacidad entre las funciones de voz y de datos, y también puede reservar una cantidad mínima de recursos para cada servicio. Esto posibilita mayor tráfico de datos cuando el tráfico de voz es bajo, o mayor trafico de voz cuando el tráfico de datos es bajo, y maximiza el uso general de la red.
Figura 4.2 Estructura de ranuras de tiempo de GSM/GPRS
121
En relación al rendimiento de datos, cada ranura de tiempo puede entregar velocidades de datos al usuario de alrededor de 10 Kbps utilizando esquemas de codificación 1 y 2 y, con los dispositivos actuales, la red puede sumar hasta cuatro de ellas en el downlink para entregar al usuario throughput percibidos de hasta 40 Kbps. Si hay múltiples usuarios de datos activos en un sector de celda, comparten los canales de datos disponibles. No obstante al aumentar la demanda de servicios de datos, los operadores pueden satisfacer a los clientes por medio de la asignación de un número creciente de canales para el servicio de datos, limitado únicamente por el total de su espectro disponible y la radio-planificación.
Con los esquemas de codificación 3 y 4, GPRS posee mayor flexibilidad en la forma en que el radio-enlace asigna bits comunicados entre datos y control de errores, lo que brinda un aumento de throughput y mayor calidad de señal. El resultado son velocidades de throughput hasta un 33% mayores, y eficiencia espectral general incrementada en alrededor del 30% (Las ganancias exactas dependen de la reutilización de frecuencias aplicada). Los esquemas de codificación 3 y 4 son una opción para los operadores. Para incrementar el rendimiento y la capacidad de GPRS aun más, los operadores pueden desplegar tecnología EDGE.
4.1.2 EDGE
EDGE es una tecnología que se despliega en la banda de espectro de 450, 850, 900, 1800 y 1900 MHz. Es una potente optimización a las redes GSM/GPRS y aumenta las velocidades de datos tres veces sobre GPRS, y aumenta 2 veces la capacidad de datos. Esto lo hace optimizando la interfase de radio al tiempo que permite que todos los demás elementos de la red, incluyendo el BSC, el SGSN, el GGSN, y el HLR permanezcan igual. De hecho, en los nuevos despliegues GSM/GPRS, EDGE es una actualización del software de la red únicamente. Una red GPRS que utilice la interfase de radio EDGE técnicamente se denomina red GPRS Optimizada (Enhanced GPRS – EGPRS), y la combinación de redes de acceso de radio GSM y EDGE se conoce como GERAN. EDGE es totalmente compatible en sentido inverso con GPRS y cualquier aplicación desarrollada para GPRS funciona también en EDGE.
EDGE emplea tres técnicas avanzadas en el radio-enlace que le permiten alcanzar una eficiencia espectral sumamente elevada para servicios de datos celulares de banda angosta. La primera técnica es la añadidura de un nuevo esquema de modulación llamado 8-PSK (Octonary
122
Phase Shift Keying), que le permite a la señal de radio transmitir tres bits de información en cada símbolo de radio. La modulación de GSM/GPRS, en cambio utiliza GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying), que transmite un bit de información por cada símbolo de radio. La segunda técnica es la de esquemas de codificación múltiples, en que la red puede ajustar la cantidad de bits dedicados a control de errores dependiendo del entorno de radio. EDGE tiene 5 esquemas de codificación disponible para 8-PSK y cuatro esquemas de codificación para GMSK, lo que provee hasta nueve esquemas de modulación y codificación diferentes.
EDGE selecciona dinámicamente el esquema de modulación y codificación optimo para el entorno de radio imperante en el momento. En la tercera técnica, si se reciben bloques de datos con error, EDGE envía una cantidad de datos incremental de datos correctores de errores en cada re-transmisión, haciendo que cada re-transmisión tenga mayor probabilidad de éxito que la anterior. Este mecanismo sumamente efectivo, que provee una ganancia efectiva en el link de alrededor de 2 dB, asegura la recepción más rápida posible de datos correctos, y se denomina redundancia incremental.
Tabla 4.2 Esquemas de modulación y codificación de EDGE.
123
Como se puede apreciar en la Tabla 4.2, con EDGE el throughput resultante por ranura de tiempo puede variar entre 8.8 Kbps bajo condiciones adversas y 59.2 Kbps con una muy buena relación portadora interferencia (C/I). Comparando con GPRS, este entrega 12 Kbps con el esquema de codificación 2 (el esquema que se utiliza mas actualmente), y 20 Kbps con el esquema de codificación opcional 4. EDGE teóricamente puede proveer de 59.2 Kbps en cada una un total de ocho ranuras de tiempo, lo que da una velocidad peak de 473.6 Kbps en ocho ranuras de tiempo, las velocidades de datos para el usuario generalmente se encuentran en el rango de 130 a 170 Kbps (payload RLC) con dispositivos de cuatro ranuras de tiempo, mas de tres veces mas elevadas que GPRS (utilizando los esquemas de codificación 1-2).
Al poder enviar muchos mas datos en cada ranura de tiempo, EDGE también aumenta la eficiencia espectral en 150% en comparación con GPRS cuando se utilizan los esquemas de codificación 1 y 2, y en un 100% comparado con GPRS cuando se utilizan los esquemas de codificación 1 a 4.
EDGE utiliza completamente la capacidad del radio-espectro disponible. EDGE se beneficia de una relación C/I más elevada, ya que EDGE logra que las velocidades más altas estén disponibles en la totalidad del área de cobertura.
EDGE además de sus mejoras mencionadas proporciona otra funcionalidad, como es la misma arquitectura de calidad de servicio que la utilizada por UMTS. Esta arquitectura esta basada en la versión 99 de las especificaciones del 3GPP. Versiones sucesivas construyen sobre esta base, con la añadidura de soporte para servicios tales como multimedia y voz sobre telefonía IP.
GSM asigna ranuras de tiempo para el despliegue a GPRS y EDGE en la capas de reutilización 5/15 o 4/12 (que incluyen el canal de control de transmisión) así como en las capas de salto de reutilización 1/3 o incluso 1/1. Esta flexibilidad facilita el lanzamiento de servicios de datos de una cierta cantidad de capacidad de datos, y permite que esta capacidad se aumente fácilmente según se requiera.
Con las capacidades de datos y la eficiencia espectral de EDGE, y con la eficiencia espectral de GSM para servicios de voz, los operadores pueden utilizar tecnología GSM para entregar una
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amplia variedad de servicios de datos que resultarán satisfactorios para sus clientes durante un tiempo bastante prolongado.
4.1.3 UMTS/WCDMA
UMTS ha reunido la mayoría de las licencias nuevas de espectro de 3G. UMTS utiliza como tecnología de método de acceso WCDMA. Entre los beneficios de UMTS se incluyen la alta eficiencia espectral, altas densidades de usuarios, y soporte para aplicaciones de datos de elevado ancho de banda. Además los operadores pueden utilizar una red central común que de soporte a múltiples redes de radio acceso, entre ellas GSM, GPRS, EDGE y WCDMA. Esta red central utiliza los mismos elementos de red que GPRS, incluyendo el SGSN, el GGSN, el MSC, y el HLR. A esto se denomina red UMTS Multi-radio, y brinda un máximo de flexibilidad a los operadores para la provisión de distintos servicios en sus áreas de cobertura.
Figura 4.3 Red UMTS Multi-radio
La red de radio acceso UMTS radica en radio-estaciones base (correspondiendo a sistemas de transceptores base en GSM) que se conectan con controladores de red de radio (correspondiendo a controladores de estaciones base en GSM). Los controladores de red de radio (RNC) se conectan a la red central al igual que los controladores de estaciones base (BSC). En redes con acceso disponible tanto a GSM como a WCDMA, la red puede conmutar
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usuarios entre estas redes. Esto resulta significativo para la administración de la capacidad, como también para áreas donde el operador tiene cobertura GSM continua, pero ha desplegado WCDMA solo en algunas ubicaciones. Esta red puede seleccionar la red de radio-acceso más adecuada para el usuario, dependiendo de las preferencias de este y de la carga que tenga la red en ese instante.
Mientras GSM es un sistema de espectro expandido basado en división de tiempo en combinación con salto de frecuencias, WCDMA es un sistema de espectro expandido basado en secuencia directa. WCDMA es más eficiente desde el punto de vista espectral que GSM, pero su mayor ventaja la provee en el ancho de banda que tiene WCDMA, con la capacidad de traducir el espectro disponible en velocidades de datos mas elevadas. Dando como resultado una flexibilidad para administrar múltiples tipos de tráfico, que incluyan voz, datos en banda angosta, y datos en banda ancha.
WCDMA es considerado un sistema que utiliza división de código, pero realmente es una combinación de acceso múltiple por división de código y acceso múltiple por división de tiempo. WCDMA asigna distintos códigos para distintos canales, ya sea para voz o para datos, también puede ajustar la cantidad de capacidad o espacio de código, de cada canal cada 10 mseg.
WCDMA crea canales de tráfico de elevado ancho de banda por medio de la reducción de la cantidad de expansión (utilizando un código mas corto). Los usuarios de datos en paquetes pueden compartir los mismos códigos y/o ranuras de tiempo con otros usuarios, o también la red puede asignar a los usuarios canales y ranuras de tiempo dedicados. Una optimización con respecto a GPRS es que los canales de control que normalmente transportan datos de señalización también pueden transportar pequeñas cantidades de datos en paquetes, lo que reduce el tiempo de establecimiento de las comunicaciones de datos.
Los canales de datos en WCDMA pueden dar soporte a hasta 2 Mbps de throughput de datos. Aunque el throughput exacto depende de cual sea el tamaño de los canales que el operador decide disponer y de la cantidad de usuarios activos en la red, en el caso de WCDMA los usuarios pueden esperar throughput de hasta 384 Kbps, lo que será satisfactorio para prácticamente cualquier aplicación orientada a las comunicaciones.
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Mientras EDGE es una tecnología fuertemente eficiente para dar soporte a usuarios de bajo ancho de banda, WCDMA es fuertemente eficiente para dar soporte a usuarios de elevado ancho de banda (100Kbps o más). En una red UMTS Multi-radio, los operadores pueden asignar canales EDGE a los usuarios de bajo ancho de banda y canales WCDMA a otros usuarios, produciendo una optimización del rendimiento y la eficiencia general de la red, y maximizando la cantidad de aplicaciones para el usuario a las que se puede dar soporte.
Dentro de las aplicaciones que puede operar eficientemente UMTS, emplea una sofisticada arquitectura de calidad de servicio para datos que contempla cuatro clases fundamentales de tráfico, en las que se incluye: •
Conversación: datos interactivos en tiempo real con ancho de banda controlado y retardo mínimo, como en VoIP o videoconferencia.
•
Streaming: datos continuos con ancho de banda controlado y cierto retardo, como en música y video.
•
Interactivo: datos en ambas direcciones sin control de ancho de banda y cierto retardo, como en la navegación Web.
•
Subordinado: datos de prioridad inferior que no se transmiten en tiempo real, como transferencia de lotes.
Esta arquitectura Calidad de Servicio (QoS), disponible para redes de radio-acceso tanto EDGE como WCDMA, incluye negociación y priorización de trafico en la red de radio-acceso, la red central y en las interfaces con redes externas tales como Internet. Por consiguiente, las aplicaciones pueden negociar parámetros de calidad de servicio (QoS) de extremo a extremo entre un terminal móvil y un sistema de extremo fijo a través de Internet o intranets privadas. Esta capacidad resulta fundamental en la expansión del abanico de aplicaciones a las que se da soporte, ya que al incrementar el rango de aplicaciones se impulsa a la demanda y el potencial de ingresos.
Los mecanismos de QoS son además un aspecto significativo de otra arquitectura UMTS llamada Subsistema IP Multimedial, un enfoque centrado en IP en que la red maneja todo el tráfico, se trata de voz o datos, como tráfico IP, y lo rutea a través del SGSN y del GGSN. Esto prescinde de forma efectiva el centro de conmutación móvil. El subsistema IP Multimedial (IMS)
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controla funciones de teléfono y sesiones multimediales utilizando el protocolo de iniciación de sesión (SIP) que es norma de la Fuerza de Trabajo de Ingeniería para Internet (IETF), y dirige el trafico de voz directamente a la Internet, o bien a redes IP privadas, o a través de un gateway a redes de telefonía conmutadas por circuitos. IMS es parte de las especificaciones de las versiones 5 y 6, y se encontrará disponible para redes de radio acceso tanto EDGE como UMTS.
Figura 4.4 Subsistema IP multimedial
Entre los beneficios de utilizar IMS envuelven el uso más eficiente de los recursos de radio (debido a que toda la comunicación se maneja en el dominio de paquetes), una integración más estrecha con Internet, y una infraestructura de menor costo que esta fundamentada en bloques de construcción IP y es común a servicios de voz y de datos. Esto permite que los servicios de voz y datos puedan abastecerse a costos inferiores y entregarse a tarifas más bajas, lo que promueve una mayor demanda y uso de estas redes.
4.1.4 HSDPA
HSDPA, Acceso a Paquetes de Alta Velocidad en Downlink, es una optimización de WCDMA que entrega una capacidad para datos celulares de alto rendimiento, con velocidades peak de aproximadamente 10 Mbps. HSDPA es totalmente compatible con WCDMA en sentido inverso,
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y cualquier aplicación desarrollada para WCDMA funciona igualmente en HSDPA. Es una funcionalidad de las especificaciones de la versión 5 del 3GPP.
HSDPA alcanza sus elevadas velocidades mediante las mismas técnicas que amplifican el rendimiento de EDGE más allá de GPRS. Estas incluyen la añadidura de modulación de orden elevado, como 16-QAM, codificación variable de errores, y adaptación veloz del enlace a las condiciones de radio imperantes, ajustando la modulación y codificación según sea necesario. Además, HSDPA utiliza un mecanismo de programación eficiente para determinar cual usuario obtiene recursos. Finalmente, HSDPA comparte sus canales de alta velocidad entre los usuarios del mismo dominio de tiempo, lo que representa el enfoque más eficiente.
HSDPA lleva a WCDMA a su máximo potencial para el abastecimiento de servicios de banda ancha, y es la capacidad de datos celulares definida de throughput mas elevado. De la misma manera en que EDGE aumenta la eficiencia espectral comparado con GPRS. HSDPA aumenta la eficiencia espectral con respecto a WCDMA. La mayor eficiencia espectral y las velocidades más altas no solo posibilitan nuevas clases de aplicaciones, sino que dan el soporte necesario para que un número mayor de usuarios accedan a la red, ya que HSDPA proporciona el doble de capacidad que WCDMA.
4.1.5 HSUPA
Considerando que HSDPA optimiza el rendimiento del enlace descendente, HSUPA utiliza un canal dedicado mejorada (E-DCH) que constituye un conjunto de mejoras que optimiza el rendimiento del enlace ascendente. Estas mejoras incluyen mayor rendimiento, reducción de la latencia y aumento en la eficiencia espectral. HSUPA esta estandarizado en la versión 6.
HSUPA se traducirá en un aumento de aproximadamente el 85% en el rendimiento en el enlace ascendente y una ganancia aproximada del 50% en el rendimiento del usuario. También reduce los retrasos de paquetes.
HSUPA beneficiará a los usuarios de varias maneras, por ejemplo, permitiéndoles transmitir grandes cantidades de datos desde sus equipos, como el envío de video clips o archivos de
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presentaciones de gran tamaño. Para futuras aplicaciones como VoIP, mejor equilibrio de la capacidad entre el enlace ascendente y descendente.
HSUPA alcanza sus ganancias de rendimiento a través de los siguientes métodos: •
Un canal dedicado mejorado (E-DCH).
•
TTI corto, tan bajos como 2 ms, lo que permite respuestas mas rápidas a los cambios en la radio y a las condiciones de error.
•
Programación rápida para la Nodo B (estación base), lo que permite a la estación base asignar recursos de radio de forma eficiente.
•
Fast Hybrid ARQ, que mejora la eficiencia de error de procedimiento.
La combinación de TTI, programación rápida y Fast Hybrid ARQ también sirve para reducir la latencia, que puede beneficiar a muchas aplicaciones, como mejorar el rendimiento. HSUPA puede funcionar con o sin HSDPA en el enlace ascendente, aunque es probable que la mayoría de las redes usará juntos los dos enfoques. Los mecanismos mejorados de enlace ascendente también se traducen en una mejor cobertura, y despliegues de las zonas rurales, de mayor tamaño de las células.
HSUPA puede alcanzar velocidades diferentes en función de diversos parámetros, incluidos el número de los códigos utilizados, el factor de propagación de los códigos, el valor de TTI, y el tamaño de bloque de transporte en bytes, como se ilustra en la tabla 4.3.
Tabla 4.3 HSUPA máximo rendimiento Tarifas
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4.2
Tecnologías Comparadas
Habiendo relatado el funcionamiento de las distintas tecnologías, ahora pasaremos a realizar una comparación cuantitativa. Se realizará dos tipos de análisis fundamentales. Uno es el rendimiento para el usuario final y el otro es la eficiencia espectral, es decir el throughput total de la red.
4.2.1
Comparaciones de Rendimiento:
En este segmento se mide el rendimiento de las distintas tecnologías de red. En la tabla 4.4 la velocidad peak de la red se refiere al throughput máximo especificado que puede entregar la red en teoría por onda portadora, por sector, y el throughput promedio para el usuario se refiere a las velocidades de datos características que podrá esperar experimentar el usuario con estos servicios.
Lo primero a destacar es el aumento significativo de rendimiento al pasar de GPRS a EDGE a UMTS/WCDMA y a HSDPA. Como se aprecia en la Tabla 4.4 EDGE supera las velocidades de GPRS (CS1-2) más de tres veces para entregar throughput percibidos promedio de 110 a 130 Kbit/s. Con UMTS/WCDMA y HSDPA hay mayores ganancias. En el caso de HSDPA los throughputs para el usuario dependerán de muchas variables, incluyendo opciones tomadas por los operadores y la carga de la red. Toda estimación es altamente especulativa. HSDPA, con su eficiencia espectral, podrá más que duplicar las velocidades de datos características de WCDMA.
Velocidad peak de la red
Throughputs
promedio
esperados para el usuario (Descarga de archivo de 256 Kbytes) GPRS CS1- CS2
115 Kbit/s
35 a 40 Kbit/s
EDGE
473 Kbit/s
110 a 130 Kbit/s
UMTS/WCDMA
2 Mbit/s
200 a 300 Kbit/s
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HSDPA
14 Mbit/s
550 a 1.1 Mbit/s
HSUPA
14Mbit/s
550 a 1.1 Mbit/s
Tabla 4.4 Comparación de rendimiento de datos entre distintas tecnologías.
Figura 4.5 Comparación de rendimiento entre distintas tecnologías
4.2.2
Comparaciones de Eficiencia Espectral:
En este segmento se compararán las eficiencias espectrales de las diferentes tecnologías ya mencionadas. En la figura 4.6 se muestra la eficiencia espectral en Kbps por MHz por sector, versus throughput promedio para el usuario en Kbps. El eje Y del gráfico muestra la carga máxima a la que puede dar soporte la red para el requisito de throughput que se expresa en el eje X. La figura compara a EDGE (o EGPRS) con WCDMA y CDMA2000. La elección de estas tecnologías para su comparación se debe a que son las tecnologías que se han comprometido a desplegar los principales operadores de América.
Para el throughput promedio, las simulaciones muestran que EDGE tiene la mayor eficiencia espectral para velocidades de datos por debajo de 100 Kbit/s. Para velocidades de datos de más de 100 Kbps, WCDMA tiene la mayor eficiencia espectral. En los casos en que EDGE se
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despliega en una banda de 1.25 MHz sin un canal de control y utilizando dos transceptores, la eficiencia espectral es aun mayor.
Se han realizado simulaciones que demuestran que, en comparación con WCDMA, HSDPA aumentaran la capacidad en un 60% adicional basándose en un esquema de programación simple de tipo “round robin” (circuito cíclico). Si se utiliza un esquema de programación mas avanzado, tal como “proportional-fair scheduling” (programación proporcional-equitativa), HSDPA puede lograr mayores ganancias de capacidad, promediando el 40%. En total, las simulaciones muestran que, respecto de WCDMA, HSDPA incrementará la capacidad en al menos un factor de dos.
Figura 4.6 Comparación de eficiencia espectral basada en throughput promedio Fuente: Análisis conjunto de miembros de 3G Américas. Los supuestos incluyen: despliegue urbano típico. Las condiciones de perdida máxima de camino son 152 dB. 5Km de distancia interceda. El modelo de propagación es “Path Loss Model for Vehicular Test Environment” descrito en ETSI TR 101 112 V3.2. El modelo de trafico supone trafico 100% FTP. Cada nuevo usuario descarga un archivo de 120 Kbytes. Si el usuario se bloquea, vuelve a intentar luego de
133
5 segundos. Para GPRS/EDGE, reutilización de frecuencias 1/3 sin salto de frecuencias. Los dispositivos utilizan cuatro ranuras de tiempo.
En la figura 4.7 muestra la eficiencia espectral en Kbit/s por MHz por sector versus el throughput del décimo percentil en Kbit/s, y compara EDGE (o EGPRS) con WCDMA y CDMA2000. La importancia de utilizar datos del décimo percentil es que 90% de los usuarios obtiene velocidades de datos mayores que esa cantidad. Este enfoque excluye los casos en que un subconjunto de usuarios, debido a buenas condiciones de radio, representa una cantidad desproporcionada del throughput
total. En esta comparación, EDGE es la tecnología más
eficiente desde el punto de vista del espectro en velocidades de datos por debajo de los 72 Kbit/s.
Figura 4.7 Comparación de eficiencia espectral basada en throughput del décimo percentil. Fuente: Análisis conjunto de miembros de 3G Américas. Los supuestos incluyen: Despliegue urbano típico. Las condiciones de perdida máxima de camino son 152 dB. 5Km de distancia interceda. El modelo de propagación es “Path Loss Model for Vehicular Test Environment” descrito en ETSI TR 101 112 V3.2. El modelo de trafico supone trafico 100% FTP. Cada nuevo usuario descarga un archivo de 120 Kbytes. Si el usuario se bloquea, vuelve a intentar luego de
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5 segundos. Para GPRS/EDGE, reutilización de frecuencias 1/3 sin salto de frecuencias. Los dispositivos utilizan cuatro ranuras de tiempo.
Se puede apreciar que para throughput menores a 32 Kbit/s, la eficiencia espectral del décimo percentil es similar a la eficiencia espectral del throughput promedio. No obstante, a throughputs mas elevados, la eficiencia espectral del décimo percentil es inferior que la eficiencia espectral del throughput promedio para todas las tecnologías tratadas.
La última comparación en la Figura 4.8 se hace con el fin de mostrar la cantidad de usuarios a los que se puede dar soporte por sector en 10 MHz, versus el throughput promedio. Se basa en los mismos supuestos de la Figura 4.6 y la Figura 4.7, aunque se utiliza un modelo de tráfico de datos diferente, y provee una comparación alternativa de eficiencia espectral. Claramente, estas redes pueden dar soporte al mayor número de usuarios a las velocidades de datos mas bajas. Una vez más, EDGE tiene un rendimiento sumamente bueno a las velocidades de datos inferiores, con soporte por ciento sesenta usuarios por sector en 10 MHz a 32 Kbit/s de throughput y noventa usuarios por sector a 64 Kbit/s
Figura 4.8 Usuarios por sector en 10 MHz versus throughput promedio
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Fuente: Nokia. Los supuestos (al igual que en las dos figuras anteriores, excepto para modelado de tráfico de datos) Los supuestos incluyen: Despliegue urbano típico. Las condiciones de perdida máxima de camino son 152 dB. 5Km de distancia interceda. El modelo de propagación es “Path Loss Model for Vehicular Test Environment” descrito en ETSI TR 101 112 V3.2. El modelo de trafico supone trafico 100% FTP. Cada nuevo usuario descarga un archivo de 120 Kbytes. Si el usuario se bloquea, vuelve a intentar luego de 5 segundos. Para GPRS/EDGE, reutilización de frecuencias 1/3 sin salto de frecuencias. Los dispositivos utilizan cuatro ranuras de tiempo. Para 1XRTT, se utilizan ocho ondas portadoras de radio. El tráfico de datos se modela de la siguiente manera: 25% de los usuarios transfieren archivos en forma continua; 75% de los usuarios realizan navegación Web, descargando paginas de 67.5 Kbytes con 14.5 segundos de tiempo de lectura entre página y página, tiempo durante el cual no hay transferencia de datos.
CAPITULO V: SITUACIÓN ACTUAL Y SERVICIOS OFRECIDOS POR LAS EMPRESAS NACIONALES DE TELEFONÍA MÓVIL. Resumen: este capitulo consiste en la situación actual y en los servicios ofrecidos por las empresas nacionales de telefonía móvil, el apartado 5.1 es un recorrido por la evolución de la telefonía celular en Chile hasta llegar a la actualidad, en el 5.2 las empresas operadoras nacionales, sus tecnologías, equipos, y expectativas futuras.
Summary: This chapter consists of the current situation and the services offered by national wireless companies, paragraph 5.1 is a journey through the evolution of mobile telephony in Chile up to the present, in 5.2 the national operating companies , technologies, equipment, and future expectations.
5.1
Evolución de Telefonía Móvil en Chile
La telefonía móvil en Chile surgió a mediados de la década de 1980, cuando en el gobierno de Augusto Pinochet licito las frecuencias necesarias para cubrir el territorio nacional. En 1988 ya existían tres empresas que proveían de comunicaciones celulares: CTC Celular (Filial de la Compañía de Teléfonos de Chile), CIDCOM Celular posteriormente Bellsouth, Telecom Celular (Filial de ENTEL Chile) y VTR Celular (Filial de VTR Telecomunicaciones).
El mercado de la telefonía móvil en Chile, en sus inicios estuvo reducido a grandes empresarios, ejecutivos de alto rango y autoridades de gobierno, debido a los altos costos que significaba contar con este tipo de servicios. Entre las principales dificultades para su expansión estaban el elevado costo de los terminales, las empresas contaban con un reducido stock el que era suministrado principalmente por Motorota, NEC y Panasonic, otra desventaja era el hecho de tener que pagar por las llamadas emitidas y recibidas por los clientes; y el cobro de roaming nacional, en caso de encontrarse en un área ajena a la que cubría la empresa prestadora de servicios.
En los años 90, el mercado de la telefonía móvil sufrió modificaciones, con el objetivo de ampliar la cobertura de los clientes y rebajar los costos, CTC Celular se une, para luego
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137
adquirir a VTR Celular, naciendo la primera empresa de telefonía móvil con cobertura en todo el país, Startel. Y fue Startel, la empresa que logro abrir las puertas a la masificación del producto, al comercializar el primer prepago del país: Amistar, una propuesta simple y directa con acceso a toda persona a poder adquirir un teléfono móvil con un bajo costo, cobertura nacional y con un stock más amplio de terminales, suministrados por Nokia, Ericsson, Motorota, entre otras empresas.
En el año 1997 la Subsecretaria de Telecomunicaciones (SUBTEL), abrió un concurso público para asignar tres licencias nacionales de segunda generación o PCS, donde las empresas ganadoras de esta licencia fueron ENTEL PCS, ENTEL Telefónica Móvil, antes Telecom Celular y siendo ambas una sola empresa la que entrega servicios con tecnología TDMA y Chilesat PCS (luego Smartcom y ahora Claro Chile) entregando servicios con tecnología CDMA.
En el año 1999 se produce un cambio en las políticas tarifarías de la telefonía móvil, apareciendo lo que actualmente se conoce como “el que llama paga” lo que desemboca en el comienzo de la masificación.
Si bien Chile no es el país con más cantidad de usuarios de celulares en Latinoamérica, pues lo superan países como Brasil, México, Colombia, Argentina y Venezuela, cuya población es más numerosa. Sin embargo, sí lo es en cuanto a la tasa de penetración de estos dispositivos, un 74%.
La primera red comercial GSM fue implementada en 1998 por ENTEL PCS, a la que luego en el año 2001 se sumo la primera red GPRS, que marcó el transito desde una red eminentemente enfocada en la transmisión de voz a la posibilidad del intercambio también de datos.
Un año más tarde, en el 2002, el país dió un paso más en su avance a redes de 3G, con la instalación por parte de Telefónica móvil de la primera red EDGE del país y de la Región. Tras esta evolución, Chile en el 2006 logra 7.9 millones de usuarios GSM y aunque no lidera en número de usuarios de estas redes, donde Colombia lleva la delantera con un 80% versus otras tecnologías, si ostenta una cifra que sobrepasa a la mitad con un 66% dejando a CDMA en un 18% y TDMA en un 16%. Además en el año 2006 se implementó en Chile y Latinoamérica el
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primer sistema de 3G, con una red de HSDPA gracias a la empresa ENTEL PCS siendo seguida por su competencia.
A nivel regional destaca que desde 1996, cuando se puso en marcha la primera red comercial GSM, y tras solo cinco años, la cantidad de usuarios creció a tal velocidad que ya en el 2001 alcanzo a 1 millón, en el 2003 superaba los 10 millones y en el 2006 ya llegaba a los 100.
Actualmente en Chile, los operadores de telefonía móvil son: Movistar (Filial de Telefónica, que adquirió las participadas de Bellsouth en América del Sur), Entel PCS y Claro Chile (que ha sido propiedad de Chilesat, LEAP Gíreles y Endesa España con la denominación Smartcom PCS y actualmente en manos de América Móvil).
En Chile la empresa que lidera el mercado nacional es Movistar con un 43.6%, América Móvil con Claro posee un 18% de marketshare y ENTEL PCS con un 38.4%. Es una red que no es pareja, pues conviven en ella tres tecnologías, lo cual no siempre representan la mejor opción para el usuario.
Figura 5.1 mercado empresas nacionales de Telefonía Móvil
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Figura 5.2 Evolución en el número de usuarios por empresas nacionales de Telefonía Móvil
5.2
Empresas Nacionales
5.2.1 MOVISTAR
Telefónica Móviles Chile S.A. o MOVISTAR, presta servicios de telefonía móvil con cobertura a nivel nacional en sus dos líneas de negocio, prepago y contrato.
Durante el primer trimestre de 2003, la empresa dio inicio a su proyecto de expansión, montando su nueva red con tecnología GSM/GPRS. Sistema digital que emite, habitualmente en las frecuencias de 850 y 1900 MHz.
Esta inversión de lanzar la red GSM, representó cerca de US$ 150 millones, lo que significó abrir las puertas para incorporar una amplia gama de servicios de valor agregado a sus clientes, como la mensajeria multimedia, descarga de juegos, descarga de música, etc. Siendo la empresa pionera a nivel nacional en ofrecer estos servicios.
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Entre los servicios que ofrece a sus clientes tanto para prepago como para contrato destacan los siguientes: •
Tráfico de voz
•
Transmisión de datos y banda ancha móvil.
•
Mensajeria (SMS – MMS).
•
Roaming Internacional.
•
Entretenimientos (descarga de juegos, ringtones, Chat, juegos vía mensajeria de texto, entre otros)
•
Otros Servicios de Valor agregado (aplicaciones para empresas o mails para empresas).
Los servicios que presta se enmarcan en la ley Nº 18168, Ley General de Telecomunicaciones, y sus reglamentos, así como por la aplicación y control que de dicha normativa realiza el Ministerio de Transportes y Telecomunicaciones, a través de la Subsecretaria de Telecomunicaciones.
La red de distribución y la infraestructura de telecomunicaciones con que cuenta la Sociedad, es un activo relevante para la compañía, y constituye una herramienta de captación, mantenimiento y atención de clientes, sin la cual la prestación del servicio no podría tener la calidad adecuada ni un costo razonable.
Las concesiones de telecomunicaciones de las cuales la Sociedad es titular, comprenden parte esencial de su activo. En efecto, la Sociedad es titular de concesiones de telecomunicaciones que le permiten operar en las bandas de frecuencia de 800 MHz y 1900 MHz, otorgadas por el Ministerio de Transportes y Telecomunicaciones.
En la actualidad, MOVISTAR es la primera operadora de número de clientes del mercado de la telefonía Móvil en Chile.
5.2.1.1 Red MOVISTAR 3.5G
La red 3.5G (HSDPA) es una evolución a la actual red GPRS/EDGE que permite principalmente obtener mayores velocidades de transmisión de datos.
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Banda Ancha Móvil 3.5G es un servicio que permite conectarse a Internet desde un notebook o PC utilizando como medio de conexión, tarjetas de datos de los tipos USB o Express Card o a través de equipos celulares que tengan la funcionalidad de módem.
La red de MOVISTAR permite tener acceso al mejor servicio para conexión de datos, el cual dependiendo de su cobertura, será 3.5G o en su defecto GPRS/EDGE.
Banda ancha móvil 3.5G ofrece una conexión de alta velocidad, con cobertura nacional en las principales cuidades del país, a través de la red de tercera generación denominada HSDPA de MOVISTAR.
A la cobertura de la red GPRS/EDGE, MOVISTAR con su nueva red 3.5G incorpora full conectividad, otorgando a sus clientes el mejor servicio móvil de datos, permitiéndoles estar conectados donde y cuando quieran, con la mejor experiencia de movilidad y conectividad.
Esta banda ancha permite enviar y recibir e-mails, navegar por Internet desde cualquier lugar y en cualquier momento, enviar mensajería instantánea, bajar y recibir archivos, etc.
5.2.1.2 Equipos:
Entre los equipos que cuentan con tecnología 3G, se encuentran:
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Figura 5.3 Blackberry 8100, especificaciones técnicas, características principales y precio.
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Figura 5.4 Nokia N95 8Gb, especificaciones técnicas, características principales y precio.
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Figura 5.5 Apple Iphone 16 Gb, especificaciones técnicas, características principales y precio.
5.2.1.3 Expectativas Futuras:
Entre las expectativas que se esperan a corto plazo es que se mantenga un mercado altamente competitivo, debido a los altos niveles de penetración alcanzados, junto con las agresivas acciones comerciales realizadas por los operadores, orientadas principalmente a incrementar el uso de los servicios de transmisión de datos, liderados por el uso de Blackberries, y el crecimiento de la telefonía móvil basada en la tecnología 3.5G.
En el mediano y largo plazo se espera una fuerte rivalidad por parte de los operadores, sumado a un cierto grado de incertidumbre respecto de los cambios en el marco regulatorio y legal, de parte del gobierno. También es necesario considerar el desarrollo de alianzas estratégicas
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dentro de la industria, con el objetivo de prestar un servicio integral de telecomunicaciones, es decir, banda ancha, televisión, telefonía fija y móvil como estrategias de crecimiento y de mejoras de las eficiencias operativas.
5.2.2
Entel
ENTEL Telefonía Personal, a través de sus filiales ENTEL PCS Telecomunicaciones S.A., desarrolla los servicios de telefonía móvil del Grupo ENTEL, con sello permanente liderazgo en evolución tecnológica y resultados financieros.
Durante el 2008 ENTEL PCS ratificó su condición de relevancia en la industria, con una base de más de 6 millones de clientes, y con facturaciones mayores a los 825.000 millones, logros obtenidos gracias al permanente esfuerzo por satisfacer a los usuarios, brindando una gran gama de servicios de valor agregado innovadores, y ampliando la capacidad de su red altamente confiable.
La compañía cuenta con dos licencias nacionales de 30 MHz cada una en la banda de 1900 MHz, las que utiliza para operar una red 2G GSM/GPRS/EDGE que cubre gran parte de la población del país. Superpuesta a esta red, y en el mismo espectro, ENTEL PCS también opera desde diciembre del año 2006, bajo el nombre de 3.5G, la primera red comercial de Tercera Generación en Latinoamérica. Esta red evoluciona constantemente y ya no solo cuenta con la tecnología HSDPA sino también con HSUPA, cubriendo Chile urbano.
La expansión de la red, tanto GSM 2G como 3.5G, es parte fundamental de la inversión de la compañía, dado que comparten la misma infraestructura central o Core. Sobre la red 2G se sustentan los servicios básicos de voz, SVA (Servicios de Valor Agregado) y datos, entregando una velocidad de conexión a Internet de 100 Kbps promedio.
La red 3.5G, además de servicios de voz, mensajeria y video llamadas, entrega velocidades teóricas máximas de 7.2 Mbps con una velocidad promedio entre 400 Kbps y 700 Kbps; esto permite BAM (Banda Ancha Móvil) o Internet en terminales móviles que da paso a mejores servicios de valor agregado.
146
Durante el 2008 también se concreto una alianza con Vodafone, la empresa móvil más importante del mundo. Esta trae beneficios comerciales para incorporar nuevos terminales, convenios especiales de roaming global, como también permite acceder a conocimiento de avanzada, tanto a nivel técnico como de prácticas comerciales, y a los nuevos desarrollos e investigaciones que realiza esta operadora en todos sus mercados alrededor del mundo.
5.2.2.1 Innovación y Desarrollo del Mercado
Durante el 2008, la transmisión de datos se posiciono como uno de los principales servicios para los operadores móviles, y en particular para ENTEL PCS significo un considerable aumento de tráfico de datos sobre su red.
5.2.2.1.1
Banda Ancha Móvil (BAM)
ENTEL PCS fue el primer operador en lanzar planes de BAM ilimitados segmentados por velocidad de conexión, con ofertas de 200, 400 y 700 Kbps, respectivamente. Esto marcó a la industria en cuanto a la fijación de las condiciones de precios y servicios, implicando además la disminución de las barreras de entrada al servicio de BAM, brindando acceso a un número mayor de usuarios. ENTEL PCS marca este hito en abril, siendo seguido por la competencia en mayo del mismo período.
En marzo de 2008, ENTEL PCS fue el primer operador mundial en lanzar el Modem USB Sony Ericsson MD300. Finalmente, en diciembre del mismo año, lanza la oferta de BAM en prepago.
La innovación antes descrita, sumada a la naturaleza móvil del servicio, permitió a la compañía alcanzar segmentos de la población que hasta el momento se encontraban excluidos de la conectividad. Según cifras de la SUBTEL, la BAM representa el 60% del crecimiento de la conectividad de banda ancha del país durante el primer semestre, tarea que fue posible realizar, en gran parte, gracias a que ENTEL PCS relanzó su producto BAM a partir de dicho semestre.
147
5.2.2.1.2 Lanzamiento de Servicios de Tercera Generación 3.5G
En noviembre de 2008, ENTEL PCS agregó a su oferta de Servicios de Valor Agregado de Tercera Generación (Video Call y TV Móvil), el servicio Cámara Móvil 3.5G, el cual permite que un cliente con un teléfono 3.5G pueda realizar una llamada de Video Call a su Cámara Móvil 3.5G con el fin de establecer una conexión on-line que le permite monitorear y visualizar un punto especifico o alguna actividad de su interés, en forma personal, segura y en cualquier momento y lugar. ENTEL PCS reforzó con este lanzamiento su liderazgo tecnológico en la región.
5.2.2.1.3
Datos y Servicios de Valor Agregado (SVA)
Los esfuerzos en Mercado Empresas apuntaron a desarrollar una atractiva oferta comercial basada en servicios que mejoren la productividad, innovando permanentemente en las líneas de servicios actuales o bien en nuevos servicios orientados al mercado corporativo.
ENTEL PCS, durante 2008, centro su desarrollo en el servicio BAM y soluciones de oficina móvil asociadas al correo y a la sincronización de estos con los servidores de correo de las empresas. Esto, impulsado en gran medida por la mayor penetración de servicios como BlackBerry y soluciones de correo más simples como E-Mail Móvil.
Además de otros servicios como ENTEL GPS, y servicios de contenidos, que permiten a los clientes personalizar su teléfono móvil con música, imágenes, videos y juegos.
Adicionalmente, para una mayor penetración de estos servicios, la compañía inició un proceso de innovación tarifaria orientada a la comercialización de paquetes de servicios.
5.2.2.2 Equipos
Entre los equipos que cuentan con tecnología 3G, se encuentran:
148
Figura 5.6 precio.
Blackberry 8900 Curve, especificaciones técnicas, características principales y
149
Figura 5.7 Sony Ericsson C905, especificaciones técnicas, características principales y precio.
150
Figura 5.8 Samsung i8510, especificaciones técnicas, características principales y precio.
151
Figura 5.9 Blackberry Storm, especificaciones técnicas, características principales y precio.
152
5.2.2.3 Expectativas Futuras:
En la mayoría de los países, tal como se había pronosticado, se vio durante este año un auge de los servicios de BAM. La voz sigue siendo preponderante, sin embargo los servicios de datos son los motores del crecimiento.
El mercado chileno también ha actuado en coherencia con esta tendencia. Es por ello que en el futuro ENTEL PCS mantendrá la oferta central en voz, pero se enfocara en los esfuerzos para generar los cimientos en nuevos servicios de datos mediante una robusta red 3.5G, con la mejor tecnología y presencia en puntos relevantes para la población.
5.2.3
Claro
Claro pertenece al Grupo América Móvil, el cual tiene como misión consolidarse como un grupo global de telecomunicaciones a través de operaciones internacionales, para satisfacer las necesidades y expectativas en comunicación de sus clientes.
Claro, presta servicios de telefonía móvil con cobertura a nivel nacional en sus dos líneas de negocio, con múltiples planes de prepago y de contrato.
De todas las tecnologías usadas en comunicación móvil, Claro escogió a GSM, debido a que es la más difundida en el mundo con más de 1500 millones de suscriptores, lo que significa el 78% de usuarios de teléfonos celulares en todo el planeta. Además GSM tiene una plataforma abierta a las nuevas tecnologías que se experimentan actualmente como UMTS, que integra a las tecnologías inalámbricas de tercera generación.
GSM es la tecnología líder en el mundo, con 820 redes en 220 países, y a pasos de convertirse en el estándar mundial. Una de sus principales ventajas es que por ser la tecnología con mayor número de usuarios, el precio de los equipos y accesorios es más económico, ya que al tener 1500 millones de clientes que cada día piden algo nuevo y además el estar respaldada por los productores de equipos que invierten mas en GSM que en cualquier otra tecnología, le permiten desarrollarse velozmente, ofreciendo siempre lo último y mejor a sus usuarios.
153
La revolucionaria técnica GSM resume sus cualidades en el uso del chip. Este pequeño microprocesador que se puede insertar y extraer del equipo celular, contiene información completa que incluye el número de teléfono, los datos de la cuenta y agenda personal, lo que significa que el cliente puede cambia el teléfono cuantas veces lo desee, sin necesidad de ningún tramite ni recargo, solo transfiriendo el chip.
5.2.3.1 Red Claro 3G
La red 3G de Claro es una red creada para la transmisión de voz, datos e imágenes a alta velocidad, innovación que permitirá mejorar la experiencia en el uso de los servicios que hoy ofrece a sus clientes y posibilitará el acceso a nuevos y novedosas aplicaciones. Es una red bajo el estándar tecnológico UMTS/HSDPA.
UMTS es la tecnología de 3G más popular en el mundo, con más de 200 millones de usuarios en el mundo (hasta enero 2008), con dos tercios de todos los usuarios de redes 3G. Más de 165 redes UMTS han incorporado HSDPA ofreciendo la capacidad de banda ancha móvil en una gran variedad de dispositivos.
Hoy GSM y UMTS representan en conjunto el 80% de todas las conectividades de telecomunicaciones móviles en el mundo, la cual alcanza más de 3300 millones de usuarios en el mundo.
Esta tecnología esta presente en México y se lanzó en noviembre de 2007 en Chile, y seguramente llegara a todos los mercados donde América Móvil esté presente.
Utilizar 3G de Claro permite a sus clientes mejorar la experiencia de muchos de sus servicios actuales, como también sumar otras novedades. Asegurando que la tecnología 3G de Claro abrirá una nueva ventana a las posibilidades de la telefonía móvil en Chile.
Uno de los beneficios principales de 3G es la alta velocidad de transmisión de datos por el ancho de la banda, que ofrece velocidades de hasta 2 Mbps.
154
La red 3G permite llegar con Internet a zonas donde hoy no hay cobertura, en la medida que se avance en el plan de expansión.
El servicio 3G esta presente en la Región Metropolitana, en la Quinta Región, y recientemente las cuidades de Arica, Iquique, Antofagasta, Calama, Copiapó, La Serena, Coquimbo, Rancagua, Talca, Chillan, Los Ángeles, Concepción, Talcahuano, Valdivia, Osorno, Puerto Varas, Puerto Montt, Castro, Coyhaique y Punta Arenas.
Un usuario de la red 3G tiene asegurada comunicación de voz y datos en todo momento ya que esta red es compatible con la red GSM, por lo que al salir de la red rápidamente, la cobertura 3G, cambiara a cobertura 2.5G con lo que mantendrá sus comunicaciones de voz con la misma calidad actual y los servicios de datos que esta utilizando, con excepción de VideoCall, se adecuaran a las velocidades y capacidades de GSM/GPRS/EDGE. De esta forma Claro, respalda a sus clientes con servicio en cualquier circunstancia de cobertura por lo que no requiere tener otros teléfonos fuera del dispositivo 3G.
3G ofrece una mejor experiencia de uso, servicios tecnológicamente vanguardistas, innovadores en comunicación de servicios de voz, transmisión de datos y video, los más modernos contenidos y mayor velocidad de conexión.
La Red 3G cuenta con una gran variedad de aplicaciones diseñadas especialmente para todas las personas que buscan servicios innovadores y de vanguardia en comunicación por medio de herramientas que benefician a los usuarios al utilizar esta red. Dentro de los servicios que se pueden experimentar estan Banda Ancha Móvil, VideoCall, Servicios de datos, en general, y velocidad en movimiento.
5.2.3.2 Equipos:
Entre los equipos que cuentan con tecnología 3G, se encuentran:
155
Figura 5.10 Nokia N95, especificaciones técnicas, características principales y precio.
156
Figura 5.11 Apple iPhone 8GB, especificaciones técnicas, características principales y precio.
157
Figura 5.12 Samsung i900, especificaciones técnicas, características principales y precio.
158
Figura 5.13 Sony Ericsson Xperia X1, especificaciones técnicas, características principales y precio.
159
5.2.3.3 Expectativas Futuras:
Claro es una empresa que está a la vanguardia de la tecnología y está comprometida en satisfacer totalmente a sus clientes. La 3G permite reafirmar ese compromiso, no sólo con sus clientes actuales que buscan nuevos servicios, sino con muchos consumidores que se integraran en los próximos años a la dinámica de la telefonía celular.
CAPITULO VI: MARCO REGULATORIO DE LA SUBTEL A LAS EMPRESAS NACIONALES.
Resumen: este capitulo consiste en el marco regulatorio de la SUBTEL a las empresas nacionales, en el apartado 6.1 se encuentra la regulación, en el 6.2 la asignación del espectro actual y futuro, y por último en el 6.3 la medición de calidad de la operación del servicio publico de telefonía móvil.
Summary: This chapter consists of the regulatory framework for domestic enterprises SUBTEL in paragraph 6.1 of the regulation is in the 6.2 spectrum allocation today and future, and finally measuring 6.3 quality of the operation Public service mobile.
6.1
Regulación
Los servicios de telecomunicaciones en Chile están regidos por la Ley Nº 18168, Ley General de Telecomunicaciones y su normativa complementaria. En ella se establece, como principio general un régimen de libre competencia, al otorgar concesiones a través de normas preestablecidas y objetivas, sin limitaciones en cuanto a cantidad, tipo de servicio y ubicación geográfica.
Los servicios públicos e intermedios de telecomunicaciones que requieren espectro radioeléctrico, y que por razones técnicas permiten la participación de un número limitado de empresas, se someten a concurso público en los términos que señale la norma técnica específica. En todo caso, las condiciones para la adjudicación de las concesiones están relacionadas básicamente con el plazo y la cobertura de la prestación del servicio.
La interconexión de los servicios públicos e intermedios de telecomunicaciones es obligatoria y los precios a público son libremente fijados por el proveedor del servicio, salvo calificación del Tribunal de Defensa de la Libre Competencia (TDLC), en situaciones en que las condiciones existentes en el mercado no permiten garantizar un régimen de libertad tarifaria. El TDLC históricamente sometió a fijación tarifaria solo a las empresas de telefonía fija calificadas de dominantes en determinados sectores geográficos.
160
161
La Ley también establece un sistema de multiportador (multicarrier) para el caso de las comunicaciones de larga distancia nacional e internacional originadas en la red fija y en las comunicaciones internacionales originadas en redes móviles. Las tarifas para los servicios de interconexión o de acceso, suministradas por todas las empresas de servicio público telefónico fijo o móvil, están por el solo Ministerio de la Ley, sujetas a fijación tarifaria.
La subsecretaria de Telecomunicaciones (SUBTEL) es la autoridad que dicta las normas técnicas, las fiscaliza y promueve el desarrollo del sector y asigna, a través de concursos públicos, las concesiones para utilizar el espectro radioeléctrico, cuando existen limitaciones en la cantidad de frecuencias. En lo referente a la promulgación de los respectivos decretos tarifarios, la responsabilidad recae, conjuntamente, tanto en el Ministerio de Economía, Fomento y Reconstrucción, como en el de Transporte y Telecomunicaciones. Por su parte, el Tribunal de Defensa de la Libre Competencia debe velar por la competitividad del sector, calificar situaciones monopólicas, que exijan fijar tarifas a los servicios que señala la ley, pronunciarse sobre funciones de empresas del sector y precaver o sancionar las conductas que atentan contra la libre competencia.
Durante el 2008, la autoridad del sector y las empresas de telefonía móvil efectuaron un proceso de revisión tarifaria de los cargos de accesos y otros servicios que se prestan por las empresas de telefonía móvil a otras empresas de telefonía, el cual culminó con la dictación de los decretos respectivos en enero de 2009 y que regirá por 5 años. El nuevo cargo de acceso para el quinquenio 2009 – 2013 contempla una reducción promedio de 45% respecto al utilizado en el periodo 2004 – 2008.
En enero de 2009 la corte Suprema definió condiciones respecto de la licitación de espectro radioeléctrico en la banda de 1700 MHz para servicios digitales avanzados como son la transmisión de voz y acceso a Banda Ancha Móvil.
6.2
Asignación del Espectro
El estado por medio de la Subsecretaria de Telecomunicaciones o SUBTEL, es el encargado de administrar el espectro radioeléctrico.
162
La SUBTEL dividió el espectro radioeléctrico disponible, en dos bandas de frecuencias para los servicios de Telefonía Móvil de segunda generación. La primera de 800 MHz y la segunda de 1900 MHz, con anchos de banda totales de 50 y 120 MHz respectivamente, habiendo concesionado un conjunto de 170 MHz, lo que impide el ingreso de nuevos competidores.
Al otorgar las concesiones, la banda de 800 MHz fue dividida en dos bloques de 25 MHz cada uno, de los cuales uno fue concesionado a la empresa Claro y el otro a MOVISTAR. La banda de 1900 MHz fue dividida en tres bloques, A, B y C, de los cuales 60 MHz corresponden a Entel PCS, 30 MHz a Movistar y 30 MHz a Claro.
800 MHz
%
1900 MHz
%
MHz
%
Totales Entel PCS
0
0
60
50
60
35.3
Movistar
25
50
30
25
55
32.35
Claro
25
50
30
25
55
32.35
Total
50
100
120
100
170
100
Tabla 6.1 Asignación del Espectro.
Debido a que las tecnologías de tercera generación son mucho más eficientes en cuanto el uso del espectro y a su eficiencia con respecto a las de segunda generación, la norma técnica del servicio público de Telefonía Móvil Digital Avanzado, estableció mediante la Resolución Exenta Nº 1144 de 26 de septiembre de 2000 y modificada por la Resolución Exenta Nº 596 de 27 de abril de 2007, ambas de SUBTEL.
En dicha norma se establece que las bandas a licitar
mediante concurso público para otorgar nuevas concesiones, es el comprendido entre 1710 – 1770 MHz y 2110 – 2170 MHz, de las cuales se reservaran para un posterior concurso las bandas 1755 – 1770 MHz y 2155 – 2170 MHz, es decir que se encuentra disponible un ancho de banda de 90 MHz para 3G. También dicha norma señala que no existen impedimentos para el uso de las frecuencias de las bandas 800 y 1900 MHz para ofrecer servicios de 3G.
Esta banda de 1700/2100 MHz, es la misma banda que opera en mas de 30 cuidades en Estados Unidos para servicios de tercera generación.
163
La empresa que ofrezca en el concurso público la mayor cobertura desplegada en el menor tiempo posible, garantizando que los servicios puedan llegar a todas las regiones y no concentrarse sólo en la cuidad de Santiago o en las grandes urbes será a la que se le asignará este espectro radioeléctrico.
Del ancho de banda de 90 MHz disponible, 45 MHz se utilizarán para enlace descendente y 45 MHz para enlace ascendente, de los cuales la SUBTEL reserva 60 MHz para un nuevo operador especializado en servicios 3G, y 30 MHz estarían dispuestos para los otros competidores.
De acuerdo a las resoluciones establecidas por la Corte Suprema, respecto a la participación de los actuales operadores de telefonía móvil en este nuevo concurso de espectro radioeléctrico, el Ministerio de Transporte y Telecomunicaciones estableció en las bases que si alguna de las actuales empresas móviles (Entel PCS, Movistar y Claro) obtuviera la asignación de una concesión que le permitiera sobrepasar el limite de 60 MHz fijado por el máximo tribunal, deberá desprenderse del espectro radioeléctrico que sea necesario para ajustarse al citado limite.
En abril del presente año, el Ministerio de Transporte y Telecomunicaciones (MTT) abrió un concurso para incrementar la competencia en telefonía móvil de tercera generación, permitiendo que nuevas empresas entren a este mercado para dar servicios de telefonía e Internet móvil, mejorando la calidad de las prestaciones y abriendo nuevas opciones para elegir a 15 millones de consumidores.
Esta es una industria que ha crecido sobre dos dígitos desde el 2006 hasta hoy, multiplicando el número de personas que accede a servicios de telecomunicaciones. Este concurso 3G da una posibilidad de mayor competencia que beneficiará directamente a los consumidores.
El 20 de julio de 2009, VTR y Nextel concretaron su postulación al concurso público de espectro 3G, presentando proyectos técnicos ante la Subsecretaria de Telecomunicaciones.
Lo que significa que a fines del próximo año, los chilenos podremos tener una nueva alternativa en el negocio de la telefonía celular. Las empresas VTR y Nextel fueron las únicas que siguieron en carrera en el concurso que lanzó el gobierno para obtener tres concesiones para
164
ofrecer telefonía móvil digital avanzada o 3G, permitiendo entregar a los clientes más y mejores servicios de banda ancha inalámbrica.
Nextel (filial de la estadounidense NII Holdings) y VTR (Propiedad de Liberty Global, también de capitales estadounidenses, y el Grupo Claro) obtuvieron 99,16 y 99,05 puntos en cada una de las tres postulaciones. Un empate técnico, por lo que la SUBTEL lanzó una nueva licitación en las que sólo participaran dichas compañías.
En este proceso hubo 90 MHz en disputa y el tope de cada compañía es de 60 MHz. VTR y Nextel entregaron ofertas económicas en septiembre y se estima que a mediados del 2010 las empresas podrían iniciar servicio. Se estima que la inversión por cada uno de los bloques es de unos US$ 180 millones.
Con todo esto se esta cumpliendo uno de los objetivos de la política publica, que es lograr que mas empresas entren al mercado de telefonía e Internet móvil 3G, para que los consumidores tengan más opciones para elegir y se beneficien de la competencia.
Como la Corte Suprema estableció que los operadores celulares no podían superar el espectro de 60 MHz, las empresas nacionales ya existentes no participaron del proceso, aunque se reconoce que estas empresas necesitan más espectro para ofrecer sus servicios. Por lo cual se anunció que podrán participar en nuevos concursos que tiene en carpeta el Gobierno sin el límite impuesto por la Suprema, como el de la telefonía de cuarta generación.
En septiembre del presente año, finalizó con éxito el concurso de espectro para telefonía móvil avanzada 3G, definiendo para la empresa Nextel 60 MHz equivalente a dos de los tres bloques de frecuencia disponible y 30 MHz para VTR. Teniendo un plazo máximo de un año para desplegar sus redes en todo el país.
6.3
Calidad para el Servicio Público de Telefonía Móvil
La Resolución Nº 1490 de 22 de noviembre de 2006, de la Subsecretaria de Telecomunicaciones, fija Norma de Calidad para el Servicio Público de Telefonía Móvil.
165
Los conceptos enunciados a continuación se encuentran descritos en la Resolución que fija la norma y que permite medir la calidad de la operación del Servicio de Telefonía Móvil.
Los parámetros de calidad, se define por los siguientes Indicadores aplicables a las redes de servicio público de telefonía móvil:
6.3.1
Proporción de llamadas establecidas con éxito (PEE)
Consiste en la razón existente entre el número total de llamadas establecidas con éxito y el número total de intentos de llamadas.
Figura 6.1 Proporción de llamadas establecidas con éxito.
6.3.2
Proporción de llamadas finalizadas con éxito (PFE)
Consiste en la razón entre la diferencia en el número total de llamadas establecidas con éxito y el número total de llamadas interrumpidas, con relación al número total de llamadas establecidas con éxito.
Figura 6.2 Proporción de llamadas finalizadas con éxito.
Los valores mínimos para estos indicadores, calculados para toda la red de cada concesionaria, serán los siguientes:
166
a. Proporción de Llamadas Establecidas con Éxito (PEE): 97%. b. Proporción de Llamadas Finalizadas con Éxito (PFE): 97%.
6.3.3
Análisis de los Indicadores
El último análisis de los Indicadores de Calidad para el Servicio Publico de Telefonía Móvil, fue realizado el primer semestre del 2008, donde se pueden apreciar los siguientes resultados.
6.3.3.1 Proporción de Llamadas establecidas con éxito (PEE):
Figura 6.3 PEE a Primer Trimestre de 2008 (I Semestre).
Figura 6.4 PEE a Segundo Trimestre de 2008 (I Semestre).
167
Figura 6.5 Resultados por empresa de PEE a Primer y Segundo Trimestre de 2008.
De acuerdo al resultado obtenido, las empresas cumplen con lo establecido, es decir logran valores mayores al 97% en la Proporción de Llamadas Establecidas con Éxito (PEE). Las ubicaciones tanto trimestrales como semestrales, se aprecian a continuación:
Primer Lugar:
Entel PCS
Segundo Lugar:
Movistar
Tercer Lugar:
Claro Chile
168
6.3.3.2 Proporción de Llamadas Finalizadas con éxito (PFE):
Figura 6.6 PFE a Primer Trimestre de 2008 (I Semestre).
Figura 6.7 PFE a Segundo Trimestre de 2008 (I Semestre).
169
Figura 6.8 Resultados por empresa de PFE a Primer y Segundo Trimestre de 2008.
De acuerdo al resultado obtenido, las empresas cumplen con lo establecido, es decir logran valores mayores al 97% en la Proporción de Llamadas Finalizadas con Éxito (PFE). Las ubicaciones tanto trimestrales como semestrales, se aprecian a continuación:
Primer Lugar:
Claro Chile.
Segundo Lugar:
Entel PCS.
Tercer Lugar:
Movistar.
170
CONCLUSIONES
Los sistemas celulares han evolucionado muy velozmente, y en solo dos décadas de existencia se han convertido en una herramienta primordial e imprescindible para la gente común y de negocios. El objetivo primordial ha estado dirigido para satisfacer las demandas de los usuarios que exigen cada vez más servicios que necesitan mayor ancho de banda, mayor calidad y a menores costos, por lo que ha sido necesario buscar tecnologías con interfaces de radio más flexibles, con mayores beneficios, permitiendo mayores velocidades de transmisión, con mayor eficiencia espectral y mayor seguridad.
La tecnología GSM ha producido una verdadera revolución tecnológica, ya que ha cambiado la percepción de la telefonía y de las comunicaciones, llegando a convertirse en el estándar más grande del mundo, esto a que se redujo el costo de las redes, ya que las centrales de conmutación y las estaciones base son mucho mas económicas que las analógicas, siendo la principal ventaja de los sistemas digitales.
Este trabajo de título ha proporcionado una descripción de las capacidades de datos del camino evolutivo de las tecnologías GSM, GPRS/EDGE/WCDMA/HSDPA/HSUPA. Esta evolución ocurre en etapas sucesivas, en que cada etapa incrementa los throughput de datos, la eficiencia espectral, y agrega nuevas funcionalidades como calidad de servicio y soporte multimedial. Entre sus beneficios se cuenta con la capacidad de realizar roaming a nivel mundial, amplia aceptación por parte de los operadores, servicios complementarios como mensajeria multimedia y una amplia variedad de modelos de teléfonos competitivos, dando por resultado una tecnología contundente tanto para los usuarios como operadores.
Los beneficios y funcionalidades concretos de este camino evolutivo de GSM comienza con GPRS, con una capacidad IP de datos en paquetes para redes GSM con throughput percibidos para el usuario promedio de hasta 40 Kbits/s, y la opción de incrementarlos con los esquemas de codificación 1-4. El soporte GPRS posee una amplia selección de aplicaciones empresariales para los consumidores, lo que impulsará la demanda de servicio de datos y generará nuevos ingresos para los operadores.
171
EDGE ha realizado una muy eficaz y eficiente mejora de la capacidad de la tecnología GPRS, ya que mediante el empleo de técnicas sofisticadas, como el aumento de la modulación de orden, variable de los esquemas de codificación, la adaptación de enlace y redundancia incremental, se duplica la capacidad de la red y triplica los throughput de datos. Para muchas redes, EDGE es una actualización de software, y puede hacerse a un costo incremental mínimo. De hecho, muchas redes se están convirtiendo en capacidad EDGE a través de un proceso normal de expansión de la infraestructura GSM y actualización.
A medida que aumente la demanda de servicios de datos, los operadores podrán extender redes UMTS/WCDMA aportando un conjunto de nuevas capacidades, particularmente el soporte para aplicaciones de elevado ancho de banda. Considerando que EDGE es sumamente eficiente para servicios de datos de banda angosta, el radio enlace WCDMA es sumamente eficiente para servicios de banda ancha. A diferencia de las tecnologías competidoras WCDMA ofrece a los usuarios voz y datos simultáneamente y permite a los operadores soportar voz y datos a través de su espectro disponible completo. Una red que utilice tanto EDGE como WCDMA proporciona una solución óptima para una amplia variedad de usos.
UMTS/WCDMA es reforzada por el despliegue de HSDPA, un servicio de datos sumamente rápido, con una velocidad promedio de 550 a 1.1 Mbps y velocidades peak teóricas de hasta 14 Mbit/s, la velocidad más elevada disponible para cualquier tecnología celular. HSDPA alcanza su máxima velocidad a través de técnicas similares que impulsan el rendimiento de tecnologías anteriores como GPRS y EDGE, así como también por nuevas y poderosas técnicas tales como programación rápida (fast scheduling). Tal como EDGE, HSDPA se puede implementar con un software de actualización.
HSDPA y su evolución, HSUPA pueden competir contra cualquier otra tecnología en el mundo y se espera que la mayoría de los operadores de UMTS finalmente se actualicen a ellas. Mientras HSDPA mejora la velocidad de procesamiento y eficiencia espectral para el enlace descendente, HSUPA lo hace para el enlace ascendente con velocidades promedio de 5.76 Mbit/s.
172
En Chile la telefonía celular en sus inicios estuvo reservada sólo para grandes empresarios, ejecutivos de alto rango y autoridades del gobierno, debido a los altos costos que significaba contar con este servicio, además de que debía pagar el que emitía la llamada y el que la recibía, fue sólo hasta el año 1999 que se produce un cambio en la política tarifaria que hace que se comience la masificación con “el que llama paga”.
Actualmente existen tres proveedores de servicio de telefonía móvil, Movistar, Entel PCS y Claro Chile, las que han ido implementando las evoluciones de las tecnologías a lo largo del país. La empresa que lidera el mercado nacional es Movistar con un 43.6%, seguida por Entel PCS con un 38.4% y por ultimo Claro Chile con un 18%.
La subsecretaria de Telecomunicaciones (SUBTEL) es la autoridad que dicta las normas técnicas, las fiscaliza y promueve el desarrollo del sector, asignando a través de concursos públicos, las concesiones para utilizar el espectro radioeléctrico. El Ministerio de Economía, Fomento y Reconstrucción, como el de Transporte y Telecomunicaciones, es el encargado a lo referente a la promulgación de los respectivos decretos tarifarios, y el Tribunal de Defensa de la Libre Competencia es el que debe velar por la competitividad del sector.
Durante el 2008, la autoridad del sector y las empresas de telefonía móvil efectuaron un proceso de revisión tarifaria de los cargos de accesos y otros servicios que se prestan por las empresas de telefonía móvil a otras empresas de telefonía, el cual culminó con la dictación de los decretos respectivos en enero de 2009 y que regirá por 5 años. El nuevo cargo de acceso para el quinquenio 2009 – 2013 contempla una reducción promedio de 45% respecto al utilizado en el periodo 2004 – 2008.
En nuestros días se trabaja implementando las redes de Tercera Generación con HSDPA, con la cual Entel PCS fue pionera en el año 2006, siendo la primera red de 3G en Latinoamérica. Estas tecnologías de 3G no se han podido desarrollar de manera óptima ya que existen problemas con las bandas de frecuencia, es por esto que la entidad reguladora SUBTEL, entregó la banda de 1700/2100 MHz para ser licitadas por un nuevo operador con el objetivo de incrementar la competencia en telefonía móvil de tercera generación.
173
En septiembre del presente año, después de 5 meses finalizó con éxito, el concurso de espectro para telefonía móvil avanzada 3G, definiendo para la empresa Nextel 60 MHz equivalente a dos de los tres bloques de frecuencia disponible y 30 MHz para VTR. Teniendo un plazo máximo de un año para desplegar sus redes en todo el país. Lo que significa que a fines del próximo año, tendremos dos nuevas alternativas en el negocio de la telefonía celular mejorando la calidad de las prestaciones y abriendo nuevas opciones para elegir a los 15 millones de usuarios del país.
En este proceso hubo 90 MHz en disputa, y como la Corte Suprema estableció que los operadores celulares no podían superar el espectro de 60 MHz, las empresas nacionales ya existentes no participaron del proceso, aunque se reconoce que estas empresas necesitan más espectro para ofrecer sus servicios. Por lo cual se anunció que podrán participar en nuevos concursos que tiene en carpeta el Gobierno sin el límite impuesto por la Suprema, como el de la telefonía de cuarta generación.
LTE es la siguiente evolución de las redes UMTS/HSPA hacia 4G, y es ella la que las empresas nacionales deberían escoger para seguir con el camino evolutivo que han llevado hasta ahora y cumplir con las expectativas a futuro, como seguir optimizando y aumentando los servicios actuales, con una mejora en la eficiencia espectral y disminuyendo el tiempo de latencia. Pero para su implementación habrá que esperar hasta una nueva licitación de bandas de frecuencia para la cuarta generación (4G) ya que recientemente finalizó el concurso de espectro para telefonía móvil avanzada 3G.
De acuerdo al último análisis de los indicadores de calidad para el servicio público de telefonía móvil, realizado el 2008, las empresas cumplen con lo establecido, logrando valores mayores al 97% en la Proporción de Llamadas Establecidas con Éxito (PEE) y en la Proporción de llamadas Finalizadas con éxito, siendo Entel PCS la empresa con mayor porcentaje 99,97% en PEE y Claro Chile la empresa con mayor porcentaje 99,05% en PFE.
Como conclusión personal debo mencionar que este trabajo de titulación fue un gran aporte para mis conocimientos en telecomunicaciones, específicamente en el ámbito de la telefonía móvil, sus tecnologías y la situación actual en el país, permitiendo prepararme como futura profesional en el área.
174
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