Redes Celulares

1. Redes Celulares Wilson Castaño Jhony Girón Oscar Granada

3. Se denomina celular en la mayoría de países latinoamericanos debido a que el servicio funciona mediante una red de celdas, donde cada antena repetidora de señal es una célula. Su principal característica es su portabilidad, que permite comunicarse desde casi cualquier lugar. La principal función es la comunicación de voz, como el teléfono convencional. TELEFONIA MOVIL O CELULAR (ESTACION BASE DE TELEFONIA MOVIL CELULAR)

4. RED CELULAR MSTO CONECTADO A PSTN (MSTO oficina de Suicheo para teléfonos móviles, y Red telefónica publica conmutadaPSTN ) Una red telefónica celular comprende múltiples antenas de transmisión y recepción de baja potencia distribuidas atreves de un área geográfica. Cada sitio de celda es relativamente pequeño, mas o menos circular, el área de cobertura de cada célula individual sobre pasa o se sobre pone a células vecinas con un diámetro celular al redor de una milla hasta un máximo de 5 millas.

5. COMO FUNCIONA LA TECNOLOGIA CELULAR La comunicación telefónica celular es posible gracias a la interconexión entre centrales móviles y públicas. Según las bandas o frecuencias en las que opera el móvil, podrá funcionar en una parte u otra. La telefonía móvil consiste en la combinación de una red de estaciones transmisoras-receptoras de radio (repetidores, estaciones base o BTS) y una serie de centrales telefónicas de conmutación de 1er y 5º nivel (MSC y BSC respectivamente), que posibilita la comunicación entre terminales telefónicos portátiles (teléfonos móviles) o entre terminales portátiles y teléfonos de la red fija tradicional. En su operación el teléfono móvil establece comunicación con una estación base, y a medida que se traslada, los sistemas computacionales que administran la red van cambiando la llamada a la siguiente estación base, en forma transparente para el usuario.(hand-off) Es por eso que se dice que las estaciones base forman una red de celdas, cual panal de abejas, sirviendo cada estación base a los equipos móviles que se encuentran en su celda.

6. GENERACIONES Y ESTANDAR PARA CELULARESSon numerosos y normalmente incompatibles de una generación a otra. Los digitales ofrecen mejores características, manejo de errores, ancho de banda mejorado atraves de compresión, mayor seguridad atraves de cifrado y encriptación, lo mas importante soportan comunicación de datos mas efectiva.PRIMERA GENERACION O GENERACION 1G O GENERACION ANALOGATecnologías: - AMPS Primera Tecnología Desarrollada en EU por Motorola y AT & T es análoga y opera en la banda entre los 50Mhz y los 800Mhz, soporta 666 canales y en algunas aéreas 832. Del total de los canales adjudicados a cada carrier, 21 canales son los canales no conversacionales dedicados a la disposición de llamada, hand - off, y el colgado de las llamadas. Los restantes canales de comunicaciones se dividen en canales de voz  de 30 kHz, con una separación de 45MHz entre los canales de avance(forwar) y retroceso(reverse).  AMPS trabaja sobre la base de transmision FDMA y FDD, AMPS no maneja los datos.

7. GENERACIONES Y ESTANDAR PARA CELULARES • Narrowband AMPS (N -AMPS) –AMPS de Banda angosta -Fue igualmente desarrollada por Motorola, N-AMPS mejora la utilización del sistema análogo AMPS. LA capacidad del sistema se mejora al partir cada canal de 30 kHz en tres canales de 10 kHz, con esto se triplica la capacidad de AMPS. Muy pocas portadoras de USA usan N-AMPS.

8. ESTANDARES 1GTotal Access CommunicationsSystem (TACS)– Sistema de Comunicación de Acceso Total-TACS es un derivado de APMS, desarrollado para ser usado en el Reino Unido en la banda de 900 - MHz. TACS soporta tanto 600 como 1000 canales, cada uno de 25 kHz, comparado con los 666/832 canales que soporta AMPS. Un variado número fue desarrollado, incluyendo TACS de banda angosta (NTACS), TACS extendidos (ETACS), y Sistema de Comunicaciones de Acceso Total Japonés (Japanese Total Access CommunicationsSystem -JTACS). TACS hallo aceptación en muy pocos países, ha sido reemplazado en su gran mayoría por GSM, y es actualmente considerado obsoleto en Reino Unido.Nordic Mobile Telephone (NMT) – Teléfono Móvil Nórdico - NMT fue desarrollado y puesto en servicio en los inicios de los años 80 en países escandinavos, incluyendo Dinamarca, Finlandia

10. GENERACION 2G (CELULAR DIGITAL) • Generacion de la tecnología digital celular domina el radio celular mundial, habiendo reemplazado casi completamente los sistemas análogos. • AMPS Digital (D-AMPS Advanced Mobile Phone System Acrónimo de Sistema de telefonía móvil avanzada digital), también es conocida como US-TDMA (Time División Múltiple Access - Acceso múltiple por división del tiempo estaudinence). • En norte america el estandar digital opera en los 800Mhz,similar a los primeros AMPS de hecho los dos pueden coexistir en la misma red. • D - AMPS utiliza las mismas bandas de 30 kHz  de AMPS y soporta hasta 416 canales de frecuencia por portadora. A través de Multiplexación por División de Tiempo (TDM), cada canal de frecuencia se divide en seis ranuras de tiempo, cada uno de los cuales operaen el 8 kbps.

11. GENERACION 2G • Sistema Global para Comunicaciones Móviles (GSM – Global System for Mobile Communicactions-). GSM opera entre las bandas de frecuencia de 800 MHz y 900MHz y es compatible con ISDN (Intregated Services Digital Net - Red Digital de Servicios Integrados). GSM corta cada banda de 200 KHz en ocho (8) canales TDMA de 33.8 kbps, cada uno de los cuales soporta llamadas de voz a 13 kbps • Personal Communications System(PCS – Sistema de Comunicación Personal) La PCS usa una o más bandas de frecuencia de 1.25 MHz convertida del espectro AMPS existente de cada portador que usa el servicio. Cada banda de 1.25 MHz se subdivide en 20 portadores, cada uno de los cuales puede soportar hasta 798 llamadas simultaneas y agregar ancho de banda hasta 1.288 Mbps

12. GENERACION 2G • Personal Digital Cellular – Celular Digital Personal (PDC) Inicialmente conocido como Celular Digital Japonesa(JDC), PDC es un estándar japonés para sistemas digitales operando en rangos de frecuencias de 800, 900 MHz, and 1400 MHz. PDC se deriva de portadores 1600 RF, cada uno de los cuales soporta tres (3) canales TDMA a 42 kbps, decodificación de voz completo a 9.6 kbps y variación media a 5.6 kbps.

14. COMUNICACIÓN DE DATOS POR MOVIL • La comunicación de datos móvil ha sido siempre de algún modo difícil. • El primer intento data de 1907 cuando las compañias de comunicaciones experimentaban con varias soluciones para un problema particular de campo de tácticas de comunicaciones. • Las redes análogas 1G no fueron diseñadas con comunicaciones de datos en mente. • Algunos módems fueron desarrollados para adquirir y manejar variaciones de datos a tasa de hasta 28.8 kbps bajo condiciones óptimas, pero las condiciones fueron raramente optimas. • Los factores que afectan la calidad de la señal incluyen, la distancia entre la estación móvil y la estación base y la interferencia.

15. COMUNICACIÓN DE DATOS POR MOVIL • Cellular Digital Packet Data (CDPD – Celular digital de paquete de datos) fue formalizado en 1993 por un consorcio de portadores en los Estados Unidos para resolver este tema. • CDPD opera sobre redes AMPS existentes en bandas de 800 MHz, tomando ventaja de la inactividad natural en las redes celulares entre conexiones y desconexiones, y durante el periodo de receso y el proceso de transmitir datos en paquetes a tasas de hasta 19.2 kbps usando tanto el protocolo de Internet (IP) como la ISO Protocolo de Red sin Conexión.

16. Generación 2.5G y 3G • En 1992 se inicia a trabajar en el International Mobile Telecomunication 2000 (ITM-2000). Es una iniciativa para la arquitectura de la red inalámbrica del siglo 21. • Soportan muchísimo el incremento en las tasas de transmisión tanto para las versiones inalámbricas móviles y fijas. • Todos estos estándares son una extensión de la tecnología 2G ya que de ella provienen. • Aquí se tienen velocidades más rápidas, soporte de voz, Short Message Service (SMS) and Multimedia Messaging Service (MMS) y acceso a internet. • La red 2.5G corre a través del mismo espectro que la red 2G y son compatibles entre ellas. Por lo tanto las velocidades de transmisión son inferiores a las de las redes 3G.

17. Generación 2.5G y 3G

18. High-Speed Circuit-Switched Data (HSCSD) Es un 2G+ que se actualiza a GSM diseñado para mejorar las tasas de transmisión de datos. HSCSD mejora el rendimiento de canal para un máximo de 14,4 kbps en los servidores de redes GSM que operan a 1800 MHz, mediante el uso de mecanismos mejorados de FEC. HSCSD también es compatible con la concatenación (vinculación) de intervalos de tiempo múltiples por marco en apoyo a altas velocidades. Como GSM proporciona conmutación de circuitos, en vez de conmutación de paquetes, la conectividad HSCSD es más adecuada para las aplicaciones orientadas a la conexión, tales como vídeo y multimedia.

19. General Packet Radio Service (GPRS) GPRS es un servicio de conmutación de paquetes que se aprovecha de las franjas de tiempo del GSM disponibles para comunicaciones de datos y es compatible con los protocolos X.25 y TCP/IP. GPRS, un componente importante en la evolución de GSM, permite altas velocidades en comunicaciones de móviles, y se considera más útil para aplicaciones de datos a ráfagas como la navegación por Internet móvil. Al reunir hasta ocho canales GSM, GPRS tiene una velocidad de transmisión teórica de 171,2 kbps, aunque realista se limita a 115,2 kbps y más típicamente entre 30-60 kbps. En la práctica, sin embargo, los operadores GSM del sistema es poco probable que permiten a un usuario único para acceder a ocho canales.

20. General Packet Radio Service (GPRS) En particular, GPRS soporta comunicaciones simultáneas de voz y datos a través del mismo enlace inalámbrico, con la voz prevaleciendo siempre. GPRS define tres clases de equipos terminales: • Clase A: terminales de soporte simultáneo de conmutación de circuitos GSM de voz y servicio de SMS, así como el trafico de datos GPRS por conmutación de paquetes. • Clase B: terminales que soportan conmutación de circuitos de voz y datos de conmutación de paquetes no simultaneo, cambiando automáticamente entre los dos. • Clase C: terminales que soportan cualquiera de los circuitos de conmutación de voz y de servicio SMS o servicios de conmutación de paquetes, pero se debe cambiar manualmente desde una a la otra.

21. General Packet Radio Service (GPRS) La tasa de bits es sensible al esquema de codificación en uso, de los cuales hay cuatro. CS-4 soporta una velocidad de bits de 20 Kbps por intervalo de tiempo, pero se puede usar cuando la estación móvil (MS) y la Estación Base (BS) están en la proximidad. A medida que la distancia aumenta entre la MS y BS, el esquema de codificación debe ser más robusto para compensar la atenuación y el MPI. • CS-4: 20 kbps • CS-3: 12 kbps • CS-2: 14.4 kbps • CS-1: 8 kbps

22. General Packet Radio Service (GPRS) GPRS se puede ejecutar en el modo simétrico o asimétrico, con la velocidad en cualquier dirección sensible a la clase de servicio multislot seleccionado, de los cuales hay 12. La clase de servicio multislot determina el número de franjas de tiempo en cada sentido, con cada intervalo de tiempo soportando una tasa teórica de datos nominal de 20 Kbps (en realidad 21.4 Kbps). La más simple es el servicio de clase 1, que soporta una ranura de tiempo en cada dirección. El más capaz es el servicio de la clase 12, que admite cuatro ranuras de tiempo en cada dirección. En términos generales, las clases de servicio más comunes son de naturaleza asimétrica, que se adapta a aplicaciones orientadas a datos en la web de la misma manera como lo hacen las tecnologías asimétricas de bucle local de ADSL, PON, y WiMAX.

23. Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE) Basado en TDMA, EDGE soporta velocidades de transmisión de datos de hasta 473,6 Kbps en canales FDD de 200 kHz de ancho a través de una técnica de modulación mejorada. 8-Phase Shift Keying (8-PSK) consiste en ocho niveles de cambio de fase y, por tanto, compatible con tres bits por símbolo. EDGE soporta 124 canales FDD, cada uno de ellos admite ocho ranuras de tiempo o usuarios. EDGE es compatible con dos modos de funcionamiento: • Enhanced Circuit-Switched Data (ECSD): Es una mejora en el protocolo de conmutación en circuitos nativos GSM. ECSD añade 8-PSK como una opción de modulación, aumentando así la eficiencia de transmisión de datos. Una conexión GMSK requiere cuatro ranuras de tiempo para apoyar un 57,6 kbps velocidad de datos, pero ECSD requiere sólo dos.

24. Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE) • Enhanced GPRS (EGPRS): Es una transmisión de conmutación de paquetes que soportan tasas de datos de hasta 473.6 Kbps. EGPRS estima que la calidad del enlace con el fin de adaptar la modulación y el esquema de codificación (MCS).

25. Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) Es una tecnología 3G que es visto como una actualización lógica de GSM, aunque los dos no son compatibles. UMTS se ejecuta sobre una portadora de 5 MHz de ancho, en comparación con el portador 200 kHz usado para CDMA. Las especificaciones FDD de bajada funcionan en el rango de 2100 MHz y de subida en el rango de 1900 MHz. Como es el caso de todos los verdaderos sistemas de 3G, en UMTS las especificaciones incluyen 128 kbps para las aplicaciones de alta movilidad, 384 kbps para peatones, y 2 Mbps para aplicaciones fijas.

26. Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) Las redes UMTS actualmente están siendo mejoradas con High Speed Downlink Packet Access (HSDPA), que a veces se califica como una tecnología 3.5G. HSDPA promete aumentar las tasas teóricas de bajada a 14.4 Mbps, aunque las implementaciones actuales compatibles están el rango de 400-700 kbps, con ráfagas de hasta 3,6 Mbps durante cortos períodos de tiempo usando una técnica de modulación adaptativa para estrangular las tasas de bits de subida y bajada tanto como lo permita el enlace.

27. Code Division Multiple Access 2000 (CDMA2000) Es un sistema de 3G basado en las versiones anteriores de CDMA. Entre las versiones que mas se destacan, están: • CDMA2000 1xRTT (One times Radio TransmissionTechnology, “one times” se refiere al estándar del ancho de banda), ofrece las capacidades de 2.5G dentro de un único canal de 1,25 MHz, duplicando la capacidad de voz de los sistemas cdmaOne de 2G y ofrece una aceleración a los datos teórica de 153 kbps (su rendimiento está en el intervalo de 70-90 kbps) mediante el uso de modulación QPSK.

28. Code Division Multiple Access 2000 (CDMA2000) • 3G 1xEV-DO (one carrier Evolution-Data Optimized) es un High-Data-Rate (HDR) que emplea la modulación 16-QPSK que nos da una velocidad de datos pico de 2.4 Mbps en la bajada y 153 kbps en la subida. 1xEV-DO soporta rendimiento total promedio de una carga completa en una celda de tres sectores de 4.1 Mbps en bajada y los 660 kbps en la subida, con velocidades de datos asignados dinámicamente a cada usuario que proporcionan un desempeño óptimo en cualquier momento dado. 1xEV-DO puede funcionar en cualquier banda y pueden coexistir en cualquier tipo de red. CDMA2000 se ejecuta en un espectro entre los 800 MHz y 1.8-2.0 GHz.

29. Code Division Multiple Access 2000 (CDMA2000) • GSM1x es una versión diseñada como una especificación de transición para los operadores GSM, incluyendo a los teléfonos de modo dual. También conocido como ES-2000-A, 3x es una mejora que utiliza tres operadores cdmaOne de ancho de banda total de 3,75 MHz. Este soporta velocidades de datos hasta 2 Mbps mediante la difusión de una señal a través de los tres operadores.

30. Time Division Synchronous Code Division Multiple Access (TD-SCDMA) Es un estándar 3G que se está desarrollando en China. TD-CDMA se basa en CDMA pero utiliza TDMA, además de usar TDD en lugar de FDD. El uso de TDMA reduce el número de usuarios que compiten por cada ranura de tiempo, que tiene el efecto de reducir la complejidad técnica del sistema, pero a expensas de la gama de cobertura y la movilidad. Este enfoque proporciona flexibilidad adicional en la que las capacidades de los canales de subida y bajada se pueden administrar de forma independiente. TD-SCDMA se ejecuta en el 2000 MHz (2GHz), con separación de canales nominal de 1,6 velocidades de datos MHz. Las velocidades de datos asíncronas son altamente flexibles, van desde 1.2 kbps hasta 2 Mbps en ambas direcciones.

31. CelularMultimodo Está claro que hay una gran cantidad de estándares celulares y que las compañías han optado por todas ellas en diversas combinaciones. Muchas, pero no todas, de las normas 2.5G y 3G tienen sus raíces en las redes GSM y la red de cualquier operador en concreto en un lugar determinado generalmente soporta varias combinaciones de 2G, 2.5G y 3G. La mayoría de teléfonos celulares son capaces de acceder solo a la red 2G, pero las nuevas generaciones son típicamente multimodo y por tanto puede acceder a generaciones más avanzadas.

32. Estándares Mencionados Brevemente

33. Antiguamente los móviles tenían grandes tamaños y pocas funciones (solo las esenciales), ahora son mucho mas versátiles en cuanto a las labores que pueden hacer pero el tamaño da problemas. Terminal Equipment

34. Terminal Equipment Las mejoras funcionales obtenidas se han alcanzado gracias la evolución de las tecnologías 2.5G y 3G.

35. Terminal Equipment Se Han Obtenido mejoras en: • IM (Mejor vídeo y navegación) • SMS • MMS • Smart phones

36. Presente y Futuro En 1994 se determino que: • Que habian mas de 35 millones de suscriptores de celulares en mas de 150 ciudades a una tasa de crecimiento de mas del 30% por año. • Nokia predijo tener para el 2008 3 billones de suscriptores. • The Cellular Telecommunications Industry Association (CTIA) predijo al rededor de 60 millones de usuarios hasta 30 junio de 1998 y 207.9 millones de usuarios domésticos al 2005.

37. Presente y Futuro • La aparición de 2.5G, 3G y el devenir de 4G a través del incremento y mejora de transmisión de datos con redes como las Wi-Fi, WiMAXy 3G+

38. Implicaciones Sociales • De cierta manera las sociedades se verán absorbidas por las tecnologías móviles • Aparición de restricciones para evitar cosas como el voyerismo. • Se usaran para ayudar la justicia.

39. Implicaciones Religiosas • Existe una fuerte oposición argumentada por la “obscenidad” que se maneja con cámaras y demás problemas éticos que puedan ser causados por los adminículos de los celulares.

40. Cuestiones de Seguridad • Muchos estudios se han hecho y desmentido a continuación, por ejemplo: • En un estudio reciente conducido por Swedish National Institute for Working Life indica que el uso telefonos inhalambricos causa 240 % de incremento en el riesgo de tumores cancerosos en la cabeza.

41. Packet Data Radio Networks • Mobitex ha sido desarrollada en conjunto por Ericsson y Swedish Telecom. • En Europa trabaja en una banda de 400–450 MHz y en los Estados Unidos en los 800- y 900-MHz. • Mobitex tiene una separación de 12,5 kHz entre canales. • Teóricamente soporta velocidades de transmisión de datos de 8 kbps con modulación GMSK (Gaussian minimum shift keying).

42. Bibliografia Telecomunications and Data comunications Handbook Septiembre de 2007 Whiley

43. Muchas Gracias.