INDICE1. HISTORIA DE LA TELEFONÍA INALÁMBRICA....................................................................................2

2. LOS INICIOS....................................................................................................................................3

3. RED DE TELEFONIA CELULAR..........................................................................................................7

3.1. Celular:....................................................................................................................................8

3.2. Celda - Célula...........................................................................................................................9

3.3. Formas reales de las celdas...................................................................................................10

3.4 ESTRUCTURA JERÁRQUICA DE LAS CELDAS..........................................................................10

4. EVOLUCION DE LAS REDES CELULARES........................................................................................13

4.1 Redes Celulares de Generación de transición (0G)................................................................13

4.2. Redes Celulares de Generación de transición (1G)...............................................................15

4.2.1. Canales...........................................................................................................................16

4.2.2. Administración de llamadas...........................................................................................16

4.3. Redes Celulares de Generación de transición (2G)...............................................................17

4.3.1. GSM—Sistema Global para Comunicaciones Móviles....................................................17

4.3.2. CDMA (Acceso Múltiple por División de Código)............................................................20

4.4. Redes Celulares de Generación de transición (2.5G)............................................................25

4.5. Redes Celulares de Generación de transición (2.7G)............................................................26

4.6. Redes Celulares de Generación de transición (3G)...............................................................28

4.6.1. EDGE EN 3G....................................................................................................................30

4.6.2. Hay una tendencia hacia:...............................................................................................31

4.7. Redes Celulares de Generación de transición (4G)...............................................................33

4.7.1. La actualidad..................................................................................................................33

4.7.2. Historia de la Red celular 4G..........................................................................................34

BIBLIOGRAFIA...................................................................................................................................38

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REDES DE TELEFONÍA CELULAR

1. HISTORIA DE LA TELEFONÍA INALÁMBRICA

La historia del teléfono móvil se remonta a los inicios de la Segunda Guerra Mundial, donde ya se veía que era necesaria la comunicación a distancia de un lugar a otro, es por eso que la compañía Motorola creó un equipo llamado HandieTalkie H12-16,el fin era permitir la comunicación a distancia entre tropas usando frecuencias de banda, en ese tiempo no superaban los 600 kHz.

Comenzaron a perfeccionar y amoldar las características de este nuevo sistema revolucionario ya que permitía comunicarse a distancia. Fue así que en los años 1980 se llegó a crear un equipo que ocupaba recursos similares a los HandieTalkie pero que iba destinado a personas que por lo general eran grandes empresarios y debían estar comunicados, es ahí donde se crea el teléfono móvil y marca un hito en la historia de los componentes inalámbricos ya que con este equipo podría hablar a cualquier hora y en cualquier lugar.

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2. LOS INICIOS

Los primeros sistemas de telefonía móvil civil empiezan a desarrollarse a partir de finales de los años 40 en los Estados Unidos. Eran sistemas de radio analógicos que utilizaban en el primer momento modulación en amplitud (AM) y posteriormente modulación en frecuencia (FM). Se popularizó el uso de sistemas FM gracias a su superior calidad de audio y resistencia a las interferencias. El servicio se daba en las bandas de HF y VHF.

Los primeros equipos eran enormes y pesados, por lo que estaban destinados casi exclusivamente a su uso a bordo de vehículos. Generalmente se instalaba el equipo de radio en el maletero y se pasaba un cable con el teléfono hasta el salpicadero del coche.

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Las tecnologías inalámbricas han tenido mucho auge y desarrollo en estos últimos años. Una de las que ha tenido un gran desarrollo ha sido la telefonía celular.

Desde sus inicios a finales de los 70 ha revolucionado enormemente las actividades que realizamos diariamente. Los teléfonos celulares se han convertido en una herramienta primordial para la gente común y de negocios; las hace sentir más seguras y las hace más productivas.

A pesar de que la telefonía celular fue concebida estrictamente para la voz, la tecnología celular de hoy es capaz de brindar otro tipo de servicios, como datos, audio y video con algunas limitaciones. Sin embargo, la telefonía inalámbrica del mañana hará posible aplicaciones que requieran un mayor consumo de ancho de banda.

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Martin Cooper fue el pionero en esta tecnología, a él se le considera como "el padre de la telefonía celular" al introducir el primer radioteléfono, en 1973, en Estados Unidos, mientras trabajaba para Motorola; pero no fue hasta 1979 cuando aparecieron los primeros sistemas comerciales en Tokio, Japón por la compañía NTT.

En 1981, los países nórdicos introdujeron un sistema celular similar a AMPS (Advanced Mobile PhoneSystem). Por otro lado, en Estados Unidos, gracias a que la entidad

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reguladora de ese país adoptó reglas para la creación de un servicio comercial de telefonía celular, en 1983 se puso en operación el primer sistema comercial en la ciudad de Chicago.

Con ese punto de partida, en varios países se diseminó la telefonía celular como una alternativa a la telefonía convencional inalámbrica. La tecnología tuvo gran aceptación, por lo que a los pocos años de implantarse se empezó a saturar el servicio. En ese sentido, hubo la necesidad de desarrollar e implantar otras formas de acceso múltiple al canal y transformar los sistemas analógicos a digitales, con el objeto de darles cabida a más usuarios. Para separar una etapa de la otra, la telefonía celular se ha caracterizado por contar con diferentes generaciones.

3. RED DE TELEFONIA CELULAR

una red de celdas o red celular es una red formada por celdas de radio (o simplemente celdas) cada una con su propio transmisor, conocidas como estación base. Estas celdas son usadas con el fin de cubrir diferentes áreas para proveer cobertura de radio sobre un área más grande que el de una celda. Las redes de celdas son inherentemente asimétricas con un conjunto fijo de transceptores principales, cada uno sirviendo una celda y un conjunto de transceptores distribuidos (generalmente, pero no siempre, móviles).

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3.1. Celular:

El área de cobertura total del servicio, se divide en partes más pequeñas llamadas "células “o “celdas”

En cada celda:

Estación Base Grupo de frecuencias

Estación base de telefonía móvil (celular)

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3.2. Celda - Célula

• Es el área alcanzada por la señal de una estación base celularPara efectos de análisis matemáticos, se tomó el Hexágono para representar las celdas. Pueden variar de forma y tamaño en función de la Topografía y el tráfico.

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3.3. Formas reales de las celdas

3.4ESTRUCTURA JERÁRQUICA DE LAS CELDAS

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La tecnología celular requiere un gran número de estaciones base paraCiudades de cualquier tamaño. Una ciudad típica grande puede tener cientosDe torres emisoras. Pero debido a que hay tanta gente utilizando teléfonosCelulares, los costos se mantienen bajos para el usuario. Cada portador enCada ciudad tiene una oficina central llamada MTSO (PSTN en el diagramaSiguiente). Esta oficina maneja todas las conexiones telefónicas y estacionesBase de la región.

Típica torre de transmisión de telefonía celular

Cuando el usuario desea realizar una llamada, el teléfono celular envía unMensaje a la torre solicitando una conexión a un número de teléfonoEspecífico. Si la torre dispone de los suficientes recursos para permitir laComunicación, un dispositivo llamado "switch" conecta la señal del teléfonoCelular a un canal en la red de telefonía pública. La llamada en este momentoToma un canal inalámbrico así como un canal en la red de telefonía públicaQue se mantendrán abiertos hasta que la llamada se concluya.

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4. EVOLUCION DE LAS REDES CELULARES

4.1 Redes Celulares de Generación de transición(0G)

Ya es suficiente sobre los aspectos políticos y de marketing de los teléfonos celulares. Ahora examinemos a la tecnología, comenzando con el sistema más antiguo. Los radioteléfonos móviles se utilizaban de forma esporádica para comunicación marítima y militar durante las primeras décadas del siglo XX. En 1946, el primer sistema de teléfonos instalado en autos se construyó enSt. Louis. Este sistema utilizaba un solo transmisor grande colocado en la parte superior de un edificio y tenía un solo canal que servía para enviar y recibir. Para hablar, el usuario tenía que oprimir un botón que habilitaba el transmisor e inhabilitaba el receptor. Tales sistemas, conocidos como sistemas de oprimir para hablar, se instalaron en algunas ciudades desde finales de la década de 1950. El radio de banda civil (CB), los taxis y las patrullas policiacas en programas de televisión a veces usan esta tecnología.

En la década de 1960 se instaló el IMTS (Sistema Mejorado de Telefonía Móvil). También utilizaba un transmisor de alta potencia (200 watts), en la cima de una colina, pero tenía dos frecuencias, una para enviar y otra para recibir, por lo que el botón de oprimir para hablar ya no era necesario. Puesto que toda la comunicación desde los teléfonos móviles entraba por un canal diferente del que recibían los teléfonos emisores, los usuarios móviles no podían escucharse unos a otros (a diferencia del sistema de oprimir para hablar empleado en los taxis).

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IMTs manejaba 23 canales dispersos desde 150 hasta 450 MHz. Debido al número tan pequeño de canales, los usuarios a veces tenían que esperar bastante tiempo antes de obtener el tono de marcar. Además, debido a la gran potencia del transmisor en la cima de la colina, los sistemas adyacentes tenían que estar alejados varios cientos de kilómetros para evitar la interferencia. Considerando todo, el sistema no era práctico debido a su capacidad limitada.

La 1G de la telefonía móvil hizo su aparición en 1979, si bien proliferó durante los años 80. Introdujo los teléfonos "celulares", basados en las redes celulares con múltiples estaciones de base relativamente cercanas unas de otras, y protocolos para el "traspaso" entre las celdas cuando el teléfono se movía de una celda a otra.La transferencia analógica y estrictamente para voz son características identificatorias de la generación. Con calidad de enlaces muy reducida, la velocidad de conexión no era mayor a (2400 bauds). En cuanto a la transferencia entre celdas, era muy imprecisa ya que contaban con una baja capacidad (Basadas en FDMA, FrequencyDivisionMultiple Access), lo que limitaba en forma notable la cantidad de usuarios que el servicio podía ofrecer en forma simultánea ya que los protocolos de asignación de canal estáticos padecen de ésta limitación.Con respecto a la seguridad, las medidas preventivas no formaban parte de esta primitiva telefonía celular. La tecnología predominante de esta generación es AMPS (Advanced Mobile PhoneSystem), desarrollada principalmente por Bell. Si bien fue introducida inicialmente en los Estados Unidos, fue usado en otros países en forma extensiva. Otro sistema conocido como Sistema de Comunicación de Acceso Total(TACS) fue introducido en el Reino Unido y muchos otros países.Si bien había diferencias en la especificación de los sistemas, eran conceptualmente muy similares. La información con la voz era transmitida en forma de frecuencia modulada al proveedor del servicio.Un canal de control era usado en forma simultánea para habilitar el traspaso a otro canal de comunicación de serlo necesario. La frecuencia de los canales era distinta para cada sistema. MNT usaba canales de 12.5KHz, AMPS de 30KHz y TACS de 25KHz.A su vez, el tamaño de los aparatos era mayor al de hoy en día; fueron originalmente diseñados para el uso en los automóviles. Motorola fue la primera compañía en introducir un teléfono realmente portátil.

Motorola DynaTAC

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Estos sistemas (NMT, AMPS, TACS, RTMI, C-Netz, y Radiocom 2000) fueron conocidos luego como la Primera Generación (G1) de TeléfonosCelulares.En Setiembre de 1981 la primera red de telefonía celular con roaming automático comenzó en Arabia Saudita; siendo un sistema de la compañía NMT. Un mes más tarde los países Nórdicos comenzaron una red NMT con roaming automático entre países.

4.2. Redes Celulares de Generación de transición(1G)

Si bien el éxito de la 1G fue indiscutible, el uso masivo de la propia tecnología mostró en forma clara las deficiencias que poseía. El espectro de frecuencia utilizado era insuficiente para soportar la calidad de servicio que se requería. Al convertirse a un sistema digital, ahorros significativos pudieron realizarse. Un número de sistemas surgieron en la década del 90’ debido a estos hechos, y su historia es tan exitosa como la de la generación anterior. La Segunda Generación (2G) de telefonía celular, como ser GSM, IS-136 (TDMA), iDEN and IS-95 (CDMA) comenzó a introducirse en el mercado.La primera llamada digital entre teléfonos celulares fue realizada enEstados Unidos en 1990. En 1991 la primera red GSM fue instalada enEuropa.La generación se caracterizó por circuitos digitales de datos conmutados por circuito y la introducción de la telefonía rápida y avanzada a las redes. Usó a su vez acceso múltiple de tiempo dividido (TDMA) para permitir que hasta ocho usuarios utilizaran los canales separados por 200MHz. Los sistemas básicos usaron frecuencias de banda de 900MHz, mientras otros de 1800 y 1900MHz. Nuevas bandas de 850MHz fueron agregadas en forma posterior. El rango de frecuencia utilizado por los sistemas 2G coincidió con algunas de las bandas utilizadas por los sistemas 1G (como a 900Hz en Europa), desplazándolos rápidamente.La introducción de esta generación trajo la desaparición de los "ladrillos" que se conocían como teléfonos celulares, dando paso a pequeñísimos aparatos que entran en la palma de la mano y oscilan entre los 80- 200gr. Mejoras en la duración de la batería, tecnologías de bajo consumo energético.

Teléfono GSM de diseño regular

EL sistema 2G utiliza protocolos de codificación más sofisticados y se emplea en los sistemas de telefonía celular actuales. Las tecnologías predominantes son: GSM (Global System por Mobile Communications); IS-136 (conocido también como TIA/EIA136 o ANSI-136) y CDMA (CodeDivisionMultiple Access) y PDC (Personal Digital Communications), éste

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último utilizado en Japón. Se encontrará información detallada de los protocolos en la sección correspondiente más adelante.Los protocolos empleados en los sistemas 2G soportan velocidades de información por voz más altas, pero limitados en comunicación de datos.Se pueden ofrecer servicios auxiliares, como datos, fax y SMS (Short MessageService). La mayoría de los protocolos de 2G ofrecen diferentes niveles de encripción. En Estados Unidos y otros países se le conoce a 2G como PCS (Personal CommunicationServices).

4.2.1. Canales

El sistema AMPS emplea 832 canales dúplex, cada uno compuesto por un par de canales símplex.Hay 832 canales de transmisión símplex desde 824 hasta 849 MHz, y 832 canales de recepción símplex desde 869 hasta 894 MHz. Cada uno de estos canales símplex es de 30 kHz de ancho; por lo tanto, AMPS usa FDM para separar los canales.En la banda de 800 MHz, las ondas de radio son de cerca de 40 cm de largo y viajan en línea recta; son absorbidas por árboles y plantas y rebotan en el suelo y los edificios. Es posible que una señal enviada por un teléfono móvil llegue a la estación base por una trayectoria directa, pero también con un pequeño retardo después de rebotar en el suelo o en un edificio. Esto puede producir un efecto de eco o de distorsión de la señal (desvanecimiento de múltiples trayectorias). A veces es posible incluso oír una conversación distante que ha rebotado varias veces.

Los 832 canales se dividen en cuatro categorías:1. Control (base a móvil) para administrar el sistema.2. Localización (base a móvil) para avisar a usuarios móviles que tienen llamadas.3. Acceso (bidireccional) para establecimiento de llamadas y asignación de canales.4. Datos (bidireccional) para voz, fax o datos.Veintiún canales se reservan para control, y están fijos dentro de un PROM en cada teléfono.Puesto que las mismas frecuencias no pueden reutilizarse en celdas cercanas, la cantidad real de canales de voz disponibles por célula es mucho menor que 832, normalmente cerca de 45.

4.2.2. Administración de llamadas

Cada teléfono móvil en AMPS tiene un número de serie de 32 bits y un número telefónico de 10 dígitos en su PROM. El número de teléfono se representa como un código de área de 3 dígitos, en 10 bits, y un número de suscriptor de 7 dígitos, en 24 bits. Cuando un teléfono se enciende, examina una lista preprogramada de 21 canales de control para encontrar la señal más potente.

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A continuación, el teléfono difunde su número de serie de 32 bits y su número de teléfono de 34 bits. Al igual que toda la información de control de AMPS, este paquete se envía en forma digital varias veces y con código de corrección de errores, aunque los canales de voz mismos son analógicos.Cuando la estación base oye el anuncio, avisa a la MTSO, la cual registra la existencia de su nuevo cliente y también informa a la MTSO local del cliente de su ubicación actual. Durante el funcionamiento normal, el teléfono móvil se vuelve a registrar cada 15 minutos aproximadamente.Para hacer una llamada, un usuario móvil enciende el teléfono, teclea el número al que desea llamar y oprime el botón de Enviar. El teléfono envía entonces el número al que se va a llamar y su propia identidad por el canal de acceso. Si ocurre una colisión, lo intenta nuevamente más tarde.

Cuando la estación base recibe la petición, informa a la MTSO. Si el que llama es un cliente de la compañía de la MTSO (o uno de sus socios), la MTSO busca un canal desocupado para la llamada; si encuentra uno, el número de canal se envía de regreso por el canal de control. A continuación, el teléfono móvil se conecta en forma automática con el canal de voz seleccionado y espera hasta que la persona llamada levante el teléfono.Las llamadas entrantes funcionan de forma diferente. Para empezar, todos los teléfonos desocupados escuchan continuamente el canal de aviso para detectar mensajes dirigidos a ellos. Cuando se hace una llamada a un teléfono móvil (ya sea desde un teléfono fijo o algún otro teléfono móvil), se envía un paquete a la MTSO local del destinatario de la llamada para averiguar dónde se encuentra. Luego se envía un paquete a la estación base de su celda actual, la cual realiza una difusión por el canal de aviso de la forma: “unidad 14, ¿está ahí?” A continuación el teléfono llamado responde con “Sí” por el canal de control. Enseguida, la base dice algo como: “unidad 14, tiene llamada por el canal 3”. En este punto, el teléfono llamado conmuta al canal 3 y empieza a timbrar.

4.3. Redes Celulares de Generación de transición(2G)

Una vez que la segunda generación se estableció, las limitantes de algunos sistemas en lo referente al envío de información se hicieron evidentes.

4.3.1. GSM—Sistema Global para Comunicaciones Móviles

D-AMPS es ampliamente utilizado en Estados Unidos y (en una forma modificada) en Japón.Casi a nivel mundial, se utiliza un sistema llamado GSM (Sistema Global para Comunicaciones Móviles), e incluso se está comenzando a utilizar en Estados Unidos en una escala limitada. Para una primera aproximación, GSM es similar a D-AMPS. Los dos son sistemas celulares. En ambos se utiliza la multiplexión por división de frecuencia, en el

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que cada dispositivo móvil transmite en¡ una frecuencia y recibe en una frecuencia mayor (80 MHz más arriba para D-AMPS, 55 MHz más arriba para GSM). Además, en los dos sistemas, se utiliza la multiplexión por división de tiempo para dividir un solo par de frecuencia en ranuras de tiempo compartidas por múltiples teléfonos móviles. Sin embargo, los canales GSM son mucho más anchos que los AMPS (200 kHz en comparación con 30 kHz) y almacenan relativamente pocos usuarios (8 en comparación con 3), lo que da a GSM una tasa de datos mucho más grande por usuario que D-AMPS.A continuación describiremos brevemente algunas de las propiedades principales de GSM.Sin embargo, el estándar impreso GSM tiene cerca de 5000 páginas. Gran parte de este material se relaciona con los aspectos de ingeniería del sistema, especialmente de los receptores para manejar la propagación de señal de múltiples trayectorias, y la sincronización de transmisores y receptores. Nada de esto se mencionará en el siguiente análisis.Cada banda de frecuencia tiene una longitud de 200 kHz, como se muestra en la figura 2-43. Un sistema GSM tiene 124 pares de canales símplex. Cada uno de ellos tiene una longitud de 200 kHz y maneja ocho conexiones por separado, mediante la multiplexión por división de tiempo. A cada estación actualmente activa se le asigna una ranura de tiempo en el par de canal. En teoría, en cada celda se pueden manejar hasta 992 canales, aunque muchos de ellos no están disponibles, para evitar conflictos de frecuencia con las celdas vecinas. En la figura 2-43 las ocho ranuras de tiempo sombreadas pertenecen a la misma conexión, pero en cada dirección hay sólo cuatro. La transmisión y la recepción no suceden en la misma ranura de tiempo porque los radios GSM no pueden transmitir y recibir al mismo tiempo, además de que toma algo de tiempo cambiar de una a otra.Si la estación móvil a la que se le asignó 890.4/935.4 MHz y la ranura de tiempo 2 desea transmitir a la estación base, podría utilizar las cuatro ranuras de tiempo inferiores sombreadas (y las que le sigan), y colocar datos en cada ranura hasta que se hayan enviado todos los datos.

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Las ranuras TDM que se muestran en la figura 2-43 son parte de una jerarquía compleja de entramado. Cada ranura TDM tiene una estructura específica, así como grupos de ranuras TDM de multitrama, que también tienen una estructura específica. En la figura 2-44 se muestra una versión simplificada de esta jerarquía. Observe que una ranura TDM consiste en tramas de datos de 148 bits que ocupan el canal por 577 μseg (incluyendo un tiempo de protección o guarda de30 seg después de cada ranura). Cada trama de datos inicia y termina con tres bits 0, para propósitos de delineación de trama. También contiene dos campos de información de 57 bits, cada uno de los cuales tiene un bit de control que indica si el siguiente campo de información es para voz o para datos. Entre los campos de información hay un campo de sincronización de 26 bits (entrenamiento) que es utilizado por el receptor para sincronizar los límites de la trama del emisor.

Una trama de datos se transmite en 547 μseg, pero un transmisor sólo tiene permitido enviar una trama de datos cada 4.615 mseg, debido a que comparte el canal con otras siete estaciones.La tasa bruta de cada canal es de 270,833 bps, dividida entre ocho usuarios. Esto da un total de33.854 kbps, más del doble que los 324 bits 50 veces por segundo de 16.2 kbps de D-AMPS. Sin embargo, al igual que con AMPS, la información adicional consume una fracción grande del ancho de banda, lo que finalmente deja 24.7 kbps de carga útil por usuario antes de la corrección de errores. Después de ésta, se dejan 13 kbps para voz, lo que da una calidad de voz sustancialmente mejor que D-AMPS (pero con el costo de utilizar de manera correspondiente más ancho de banda).Cómo puede ver en la figura 2-44, ocho tramas de datos forman una trama TDM y 26 tramasTDM forman una multitrama de 120 mseg. De las 26 tramas TDM de una

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multitrama, se utiliza la ranura 12 para el control y la 25 se reserva para uso futuro, de manera que sólo 24 tramas están disponibles para el tráfico del usuario.Sin embargo, además de la multitrama de 26 ranuras mostrado en la figura 2-44, también se utiliza una multitrama de 51 ranuras (que no se muestra). Algunas de estas ranuras se utilizan para almacenar algunos canales de control utilizados para manejar el sistema. El canal de controlde difusión es un flujo continuo de salida de la estación base que contiene la identidad de la estación base, así como el estado del canal. Todas las estaciones móviles supervisan su fuerza de señal para ver cuándo se han movido a una nueva celda.El canal dedicado de control se utiliza para actualización de localización, registro y establecimiento de llamada. En particular, cada estación base mantiene una base de datos de las estaciones móviles actualmente bajo su jurisdicción. La información necesaria para mantener esta base de datos se envía en el canal dedicado de control.Por último, hay un canal de control común, que se divide en tres subcanales lógicos. El primero de estos subcanales es el canal de localización, que la estación base utiliza para anunciar llamadas entrantes. Cada estación móvil lo supervisa continuamente en busca de llamadas a las que debería responder. El segundo es el canal de acceso aleatorio, que permite que los usuarios soliciten una ranura del canal dedicado de control. Si dos peticiones chocan, se distorsionan y se tienen que volver a realizar más tarde. La estación puede establecer una llamada utilizando la ranura del canal dedicado de control. La ranura asignada es anunciada en el tercer subcanal, el canalde otorgamiento de acceso.

4.3.2. CDMA (Acceso Múltiple por División de Código)

Trabaja de una forma completamente diferente. Cuando CDMA fue inicialmente propuesto, la industria tuvo casi la misma reacción que la reina Isabel cuando Colón propuso llegar a la India navegando por una ruta diferente. Sin embargo, debido a la persistencia de una compañía, Qualcomm, CDMA ha madurado al punto en el que no sólo es aceptable, sino que ahora se ve como la mejor solución técnica existente y como la base para los sistemas móviles de la tercera generación. También se utiliza ampliamente en EstadosUnidos en los sistemas móviles de segunda generación, y compite de frente con D-AMPS.Por ejemplo, Sprint PCS utiliza CDMA, mientras que AT&T Wireless utiliza D-AMPS. CDMA se describe en el International Standard IS-95 y algunas veces se hace referencia a él mediante ese nombre. También se utiliza el nombre cdmaOne.CDMA es completamente diferente de AMPS, D-AMPS y GSM. En lugar de dividir el rango de frecuencia permitida en algunos cientos de canales estrechos, CDMA permite que cada estación transmita todo el tiempo a través de todo el espectro de frecuencia. Se utiliza la teoría de codificación para separar múltiples transmisiones simultáneas. CDMA no supone que las tramas que colisionan son totalmente distorsionadas. En su lugar, asume que se agregan múltiples señales en forma lineal.Antes de adentrarnos en el algoritmo, consideremos una analogía: una sala de espera de un aeropuerto con muchas parejas de personas conversando. TDM se compara con todas

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las personas que están en medio de la sala pero que esperan su turno para hablar. FDM se compara con las personas que están en grupos separados ampliamente, y cada grupo tiene su propia conversación al mismo tiempo, aunque de manera independiente, que los otros. CDMA se compara con el hecho de que todas las personas estén en medio de la sala hablando al mismo tiempo, pero cada pareja hablando en un lenguaje diferente. La pareja que habla francés se concentra en el francés, rechazando todo lo que no sea francés como si fuera ruido. Por lo tanto, la clave de CDMA es tener la capacidad de extraer la señal deseada y rechazar todo lo demás como ruido aleatorio. A continuación se da una descripción algo simplificada de CDMA.En CDMA, cada tiempo de bit se subdivide en m intervalos cortos llamados chips. Por lo general, hay 64 o 128 chips por bit, pero en el ejemplo que se da a continuación por simplicidad utilizaremos 8 chips/bit.A cada estación se le asigna un código único de m bits llamado secuencia de chip. Para transmitir un bit 1, una estación envía su secuencia de chips. Para transmitir un bit 0, envía el complemento de uno de su secuencia de chips. No se permiten otros patrones. Por lo tanto, para m = 8, si a la estación A se le asigna la secuencia de chips 00011011, envía un bit 1 mediante el envío de00011011 y un bit 0 mediante el envío de 11100100.El incremento de la cantidad de información que se va a enviar de b bits/seg a mbchips/seg sólo puede realizarse si el ancho de banda disponible se incrementa por un factor de m, lo que hace de CDMA una forma de comunicaciones de espectro disperso (suponiendo que no haya cambios en las técnicas de codificación o modulación). Si tenemos una banda de 1 MHz disponible para100 estaciones, con FDM cada una tendrían 10 kHz y podría enviarse a 10 kbps (suponiendo 1 bit por Hz). Con CDMA, cada estación utiliza completamente el megahertzio, por lo que la tasa de chips es de 1 megachip por segundo. Con menos de 100 chips por bit, el ancho de banda efectivo por estación es mayor para CDMA que FDM, y el problema de asignación de canal se resuelve.Para propósitos de enseñanza, es más conveniente utilizar una notación bipolar, donde el 0 binario es −1 y el 1 es +1. Mostraremos las secuencias de chips entre paréntesis, de manera que1 bit para la estación A ahora se vuelve (−1−1−1+1+1−1+1+1). En la figura 2-45(a) mostramos las secuencias de chips asignadas a cuatro estaciones de ejemplo. En la figura 2-45(b) las mostramos en nuestra notación bipolar.

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Cada estación tiene su propia y única secuencia de bits. Utilicemos el símbolo S para indicar el vector de m chips para la estación S, y S para su negación. Todas las secuencias de chips son ortogonales y apareadas, lo cual quiere decir que el producto interno normalizado de cualquiera de dos secuencias distintas de chips, S y T (escritas como S•T), es 0. Tales secuencias ortogonales de chips se pueden generar utilizando un método conocido como código de Walsh. En términos matemáticos, la ortogonalidad de las secuencias de chips se puede expresar como se muestra a continuación:

En términos simples, entre más parecidos sean los pares, más diferentes serán. Esta propiedad de ortogonalidad será crucial más adelante. Observe que si S•T = 0, entonces S•T_ también es 0.El producto interno normalizado de cualquier secuencia de chips por sí misma es 1:

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Esto continúa porque cada uno de los términos m del producto interno es 1, por lo que la suma es m. Además, observe que S•S_ = −1.Durante cada tiempo de bit, una estación puede transmitir un 1 enviando su secuencia de chips, puede transmitir un 0 enviando el negativo de su secuencia de chips, o puede quedarse en silencio y no transmitir nada. Por el momento, asumimos que todas las estaciones están sincronizadas, por lo que todas las secuencias de chips comienzan al mismo tiempo.Cuando dos o más estaciones transmiten de manera simultánea, sus señales bipolares se agregan de manera lineal. Por ejemplo, si en un periodo de chips tres estaciones envían +1 y una estación envía −1, el resultado es +2. Uno podría pensar que esto es como agregar voltaje: tres estaciones enviando +1 voltio y una estación enviando −1 voltio da un total de 2 voltios.En la figura 2-45(c) vemos seis ejemplos de una o más estaciones que transmiten al mismo tiempo. En el primer ejemplo, C transmite un bit 1, por lo que simplemente obtenemos la secuencia de chips de C. En el segundo ejemplo, tanto B como C transmiten bits 1, por lo que obtenemos la suma de sus secuencias de chips bipolares, principalmente:

En el tercer ejemplo, la estación A envía un 1 y la estación B envía un 0. Las demás están calladas.En el cuarto ejemplo, A y C envían un 1 mientras que B envía un bit 0. En el quinto ejemplo, todas las estaciones envían un bit 1. Finalmente, en el último ejemplo, A, B y D envían un bit 1, mientras que C envía un bit 0. Observe que cada una de las secuencias S1 a S6 que se dan en la figura 2-45(c) sólo representa un tiempo de bit.Para recuperar el flujo de bits de una estación individual, el receptor debe conocer con anticipación la secuencia de chips de esa estación. Realiza la recuperación calculando el producto interno normalizado de la secuencia de chips recibida (la suma lineal de todas las estaciones que transmitieron) y la secuencia de chips de la estación cuyo flujo de bits se está tratando de recuperar.Si la secuencia de chips recibida es S y el receptor está tratando de escuchar en una estación cuya secuencia de chips es C, simplemente calcula el producto interno normalizado, S•C.

Para ver por qué funciona esto, simplemente imagine que dos estaciones, A y C, transmiten un bit 1 al mismo tiempo que B transmite un bit 0. El receptor ve la suma S = A + B_ + C y calcula

S•C = (A + B_ + C)•C = A•C + B_•C + C•C = 0 + 0 + 1 = 1

Los primeros dos términos desaparecen porque todos los pares de secuencias de chips han sido cuidadosamente elegidas para ser ortogonales, como se muestra en la ecuación 2-4. Ahora ya debería ser claro por qué esta propiedad debe imponerse en las secuencias de bits.

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Un punto de vista alterno acerca de esta situación es imaginar que las tres secuencias vienen por separado, en lugar de sumadas. Después, el receptor podría calcular el producto interno con cada uno por separado y sumar los resultados. Debido a la propiedad ortogonal, todos los productos internos, excepto C•C serían 0. Sumar los productos internos y luego calcularlos es lo mismo que calcularlos y luego sumarlos.Para hacer más concreto el proceso de decodificación, consideremos nuevamente los seis ejemplos de la figura 2-45(c), como se ilustra en la figura 2-45(d). Suponga que el receptor está interesado en extraer el bit enviado por la estación C de cada una de las seis sumas S1 a S6. Calcula el bit sumando los productos apareados de la S recibida y del vector C de la figura 2-45(b) y, después, tomando 1/8 del resultado (debido a que aquí m = 8). Como se muestra, el bit correcto es decodificado cada vez. Es como hablar francés.

Muchas aplicaciones para transferencia de información eran vistas a medida que el uso de laptops y del propio Internet se fue popularizando. Si bien la tercera generación estaba en el horizonte, algunos servicios se hicieron necesarios previa a su llegada. El GeneralPacket Radio Service (GPRS) desarrollado para el sistema GSM fue de los primeros en ser visto. Hasta este momento, todos los circuitos eran dedicados en forma exclusiva a cada usuario. Este enfoque es conocido como "CircuitSwitched", donde por ejemplo un circuito es establecido para cada usuario del sistema. Esto era ineficiente cuando un canal transfería información sólo en un pequeño porcentaje. El nuevo sistema permitía a los usuarios compartir un mismo canal, dirigiendo los paquetes de información desde el emisor al receptor. Esto permite el uso más eficiente de los canales de comunicación, lo que habilita a las compañías proveedoras de servicios a cobrar menos por ellos.Aún más cantidad de mejoras fueron realizadas a la taza de transferencia de información al introducirse el sistema conocido como EDGE (Enhanced Data rates aplicado a GSM Evolution). Éste básicamente es el sistema GPRS con un nuevo esquema de modulación de frecuencia.Mientras GPRS y EDGE se aplicaron a GSM, otras mejoras fueron orientadas al sistema CDMA, siendo el primer paso de CDMA a CDMA2000 1x.2.5G provee algunos de los beneficios de 3G (por ejemplo conmutación de datos en paquetes) y puede usar algo de la infraestructura utilizada por 2G en las redes GSM and CDMA. La tecnología más comúnmente conocida de 2.5G es GPRS (nombrada anteriormente), que provee transferencia de datos a velocidad moderada usando canales TDMA no utilizados en la red GSM. Algunos protocolos, como ser EDGE paraGSM y CDMA2000 1x-RTT para CDMA, califican oficialmente como servicios "3G" (debido a que su taza de transferencia de datos supera los 144 kbit/s), pero son considerados por la mayoría como servicios2.5G (o 2.75G, que luce aún mas sofisticado) porque son en realidad varias veces más lentos que los servicios implementados en una red 3G.Mientras los términos "2G" y "3G" están definidos oficialmente, no lo está"2.5G". Fue inventado con fines únicamente publicitarios.

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Muchos de los proveedores de servicios de telecomunicaciones se moverán a las redes 2.5G antes de entrar masivamente a la 3. La tecnología 2.5G es más rápida, y más económica para actualizar a 3G.

4.4. Redes Celulares de Generación de transición (2.5G)

Dado que la tecnología de 2G fue incrementada a 2.5G, en la cual se incluyen nuevos servicios como EMS y MMS:

EMS es el servicio de mensajería mejorado, permite la inclusión de melodías e iconos dentro del mensaje basándose en los SMS; un EMS equivale a 3 o 4 SMS.

MMS (Sistema de Mensajería Multimedia) Este tipo de mensajes se envían mediante GPRS y permite la inserción de imágenes, sonidos, videos y texto. Un MMS se envía en forma de diapositiva, la cual cada plantilla solo puede contener un archivo de cada tipo aceptado, es decir, solo puede contener una imagen, un sonido y un texto en cada plantilla, si se desea agregar más de estos tendría que agregarse otra plantilla. Cabe mencionar que no es posible enviar un vídeo de más de 15 segundos de duración.

Para poder prestar estos nuevos servicios se hizo necesaria una mayor velocidad de transferencia de datos, que se hizo realidad con las tecnologías GPRS y EDGE.

GPRS (General Packet Radio Service) permite velocidades de datos desde 56 kbit/s hasta 114 kbit/s.

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4.5. Redes Celulares de Generación de transición (2.7G)

Las redes 2,7 G fueron implementadas en el 2003, incluyen una actualización a la red EDGE,seguidosluego por el EGRPS,que duplica la velocidad de la red EDGE, aunque para operar en esta red pueda requerir de la utilización de nuevos aparatos.

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EDGE (Enhanced Data ratesfor GSM Evolution) permite velocidades de datos hasta 384 kbit/s.

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4.6. Redes Celulares de Generación de transición (3G)

Su objetivo es proporcionar comunicaciones inalámbricas de alta velocidad para soportar voz, multimedia, datos y video.

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3G nace de la necesidad de aumentar la capacidad de transmisión de datos para poder ofrecer servicios como la conexión a Internet desde el móvil, la videoconferencia, la televisión y la descarga de archivos. En este momento el desarrollo tecnológico ya posibilita un sistema totalmente nuevo: UMTS (Universal Mobile TelecommunicationsSystem).

UMTS utiliza la tecnología CDMA, lo cual le hace alcanzar velocidades realmente elevadas (de 144 kbit/s hasta 7.2 Mbit/s, según las condiciones del terreno).

UMTS ha sido un éxito total en el campo tecnológico pero no ha triunfado excesivamente en el aspecto comercial. Se esperaba que fuera un bombazo de ventas como GSM pero realmente no ha resultado ser así ya que, según parece, la mayoría de usuarios tiene bastante con la transmisión de voz y la transferencia de datos por GPRS y EDGE

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4.6.1. EDGE EN 3G

Las capacidades de los 3g según la imt-2000 (iniciativa de las comunicaciones móviles internacionales de la itu) son:

Calidad de voz comparable a la red pública conmutada telefónica.

Tasa de datos de 144 kbps para usuarios desplazándose a velocidad elevada en vehículos motorizados sobre una zona extensa.

384 kbps para peatones detenidos o moviéndose a baja velocidad sobre zonas pequeñas.

Soporte (no inicialmente) de 2,048 mbps para uso de oficina.

Tasas de transmisión de datos simétrica y asimétrica. Soporte para servicios de datos de conmutación de paquetes y conmutación de

circuitos.

Interfaz adaptativa para internet que contemple eficientemente la asimetría común entre el tráfico entrante y el saliente.

Uso más eficiente del espectro disponible.

Soporte para una amplia variedad de equipos móviles.

Flexibilidad para permitir la introducción de nuevos servicios y tecnologías.

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4.6.2. Hay una tendencia hacia:

Servicios de telecomunicaciones personales universales:

Capacidad de una persona para identificarse fácilmente y usar como abonado único cualquier sistema de comunicaciones en un país, un continente, o globalmente.

Acceso universal a las comunicaciones:

Capacidad de un usuario para utilizar su terminal en varios entornos para conectarse a los servicios de información: ej. de entornos: hogar, oficina, avión, etc.

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4.7. Redes Celulares de Generación de transición (4G)

4.7.1. La actualidad

En telecomunicaciones, 4G (también conocida como 4-G) son las siglas utilizadas para referirse a la cuarta generación de tecnologías de telefonía móvil. Es la sucesora de las tecnologías 2G y 3G. La 4G está basada completamente en el protocolo IP, siendo un sistema de sistemas y una red de redes, que se alcanza gracias a la convergencia entre las redes de cables e inalámbricas. Esta tecnología podrá ser usada por módems inalámbricos, móviles inteligentes y otros dispositivos móviles. La principal diferencia con las generaciones predecesoras será la capacidad para proveer velocidades de acceso mayores de 100 Mbit/s en movimiento y 1 Gbit/s en reposo, manteniendo una calidad de servicio (QoS) de punta a punta de alta seguridad que permitirá ofrecer servicios de cualquier clase en cualquier momento, en cualquier lugar, con el mínimo coste posible.

El WWRF (WirelessWorldResearchForum) pretende que 4G sea una fusión de tecnologías y protocolos, no sólo un único estándar, similar a 3G, que actualmente incluye tecnologías como lo son GSM y CDMA. Por su parte, el ITU indicó en 2010 que tecnologías consideradas 3G evolucionadas, como lo son WiMax y LTE, podrían ser consideradas tecnologías 4G.

La empresa NTT DoCoMo en Japón, fue la primera en realizar experimentos con las tecnologías de cuarta generación, alcanzando 100 Mbit/s en un vehículo a 200 km/h. La firma lanzó los primeros servicios 4G basados en tecnología LTE en diciembre de 2010 en Tokyo, Nagoya y Osaka. En el resto del mundo se espera una implantación sobre el año 2020

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Los requisitos ITU y estándares 4G indican las siguientes características:

Para el acceso radio abandona el acceso tipo CDMA característico de UMTS. Uso de SDR (Software Defined Radios) para optimizar el acceso radio. La red completa prevista es todo IP. Las tasas de pico máximas previstas son de 100 Mbit/s en enlace descendente y 50

Mbit/s en enlace ascendente (con un ancho de banda en ambos sentidos de 20Mhz).

4.7.2. Historia de la Red celular 4G

En 2002, el ITU establece la visión estratégica de 4G. En 2005, se escoge la tecnología de trasmisión OFDMA. En noviembre de 2005, la empresa de telecomunicaciones KT muestra el servicio

móvil WiMAX en Busan, Corea del Sur. En junio de 2006, KT comienza con el primer móvil que utiliza el servicio WiMax en

Seúl, Corea de Sur. A mediados de 2006, Sprint Nextel anuncia que invertirá cinco mil millones de

dólares en tecnología WiMAX. En febrero de 2007, la firma japonesa NTT DoCoMo testeó un sistema prototipo de

4G con 4x4 MIMO llamado VSF-OFCDM a 100 Mbit/s en movimiento, y 1 Gbit/s detenido.

En 2008, ITU-R estableció el detalle de los requerimientos de desempeño para IMT-Avanzado, mediante una circular.

En noviembre de 2008, HTC anuncia el primer móvil habilitado para WiMax, conocido como Max 4G.

En marzo de 2009, la empresa lituana LRTC anuncia a la primera red 4G operativa en los países bálticos.

En diciembre de 2009, se anuncia la primera implementación comercial de LTE, en Estocolmo y Oslo, a través de TeliaSonera. El módem ofrecido fue manufacturado por Samsung.

En febrero de 2010, la empresa EMT inaugura la red LTE 4G en régimen de prueba, en Estonia.

En junio de 2010, Sprint Nextel lanza el primer móvil inteligente WiMax de Estados Unidos, conocido como el HTC Evo 4G.

En julio de 2010, MTS implementa LTE en Tashkent. En agosto de 2010 en Letonia la empresa LMT inaugura la red LTE 4G a modo de

prueba en el 50% de su territorio. En diciembre de 2010, en el Seminario Mundial de Radiocomunicaciones, ITU

establece que LTE y WiMax, así como otras tecnologías evolucionadas del 3G pueden ser consideradas 4G.

En diciembre de 2010, VivaCell-MTS lanza en Armenia un test comercial 4G/LTE.

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En noviembre de 2011 la empresa ANTEL de Uruguay anuncia que la tecnología 4G/LTE estará por primera vez en América Latina en Uruguay, más precisamente en Punta del Este a partir de la primera quincena de diciembre de 2011, siendo así el primer país del continente con tecnologías de cuarta generación (ya se ofrecían servicios HSPA+ desde hacía un tiempo)

En noviembre de 2011 (Movistar Venezuela) anuncia pruebas 4G/LTE en el Edo. Aragua con una duración de 3 meses, cumpliendo con el periodo aprobado por el regulador estatal (Conatel)

En el año 2011 la empresa UNE EPM Telecomunicaciones anuncia el lanzamiento de la tecnología 4G/LTE en Colombia para el primer trimestre del año 2012 en la banda de 2,5 GHz, siendo así la segunda compañía en Latinoamérica en contar con dicha tecnología después de Uruguay, aunque de por si ya venía trabajando tecnología 4G bajo la tecnología WiMax.

Guatemala. En diciembre de 2011 las compañías Claro Guatemala subsidiaria de América Móvil y movistar Guatemala subsidiaria de Telefónica, anuncian el lanzamiento de sus redes 4G disponible en inicialmente en la Ciudad de Guatemala con una velocidad máxima real de 5 Mbit/s y en el departamento de Guatemala con una velocidad máxima de 8 Mbit/s respectivamente, aptas para navegación por módem inalámbrico y telefonía móvil. En los primeros días de enero de 2012 TIGO Guatemala subsidiaria de Millicom anuncia el lanzamiento de la tecnología con una velocidad máxima de 8 Mbit/s, con cobertura sobre el departamento de Guatemala. En el primer semestre del 2012 pretenden extender el servicio a todo el país.

En diciembre de 2011, se abre una licitación pública para ofrecer servicios 4G en Chile. Participan 3 operadores móviles y 24 OMV (operadores móviles virtuales). El operador Claro interpone acciones legales para defender supuestos derechos preferentes en la licitación, y el proceso retrasa la implementación efectiva de 4G en Chile hasta finales de 2012.

El 24 de enero de 2012, Tigo Honduras lanza la tecnología 4G en las principales ciudades del país (Tegucigalpa, San Pedro Sula y La Ceiba), prometiendo velocidades de hasta 5 Mbit/s de bajada y hasta 1 Mbit/s de subida.

En abril de 2012, Digitel anuncia que empieza el desarrollo del despliegue de 4G/LTE en Venezuela, realizando pruebas en LTE con ayuda de ZTE y Huawei, en la banda de 1,8 GHz

Para junio del 2012 la empresa Orange anuncia la primera red 4G/LTE en República Dominicana. Primero con cobertura solo en la capital, para luego extenderla en todo el territorio nacional con una inversion de US$150MM.

Para julio de 2012, Movistar realiza las segunda pruebas 4G/LTE en la capital de Venezuela utilizando las frecuencias AWS (1,7 y 2,1 GHz) y la Banda de 700 MHz donde LTE hasta ahora, sólo se encuentra disponible en 6 países de Latinoamérica –Colombia, Puerto Rico, Brasil, Paraguay, Uruguay y México.

En julio de 2012, la Subsecretaría de Transportes y Telecomunicaciones de Chile (Subtel), declara ganadores de licitación pública para entregar servicio 4G en Chile

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a las empresas Claro, Movistar y Entel. Dichas compañías tendrán un año de plazo para dejar funcionando el servicio a nivel nacional.

En noviembre de 2012, Telcel lanza en México su red 4G LTE con velocidades de 20 Mbit/s.

En febrero del 2013, Personal lanza su servicio LTE en Paraguay así como la Empresa Nacional VOX con los modems USB y los modemsrouter LTE con velocidades de hasta 60 Mbit/s.

La generación 4, o 4G es la evolución tecnológica que ofrece al usuario de telefonía móvil un mayor ancho de banda que permite, entre muchas otras cosas, la recepción de televisión en Alta Definición. Como ejemplo, podemos citar al concept mobile Nokia Morph.

Hoy en día existe un sistema de este nivel operando con efectividad solo con algunas compañías de EEUU, llamado LTE.

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Especificaciones Protocolo Velocidad Máxima Aplicaciones

2.5 G

CDMA2000 1Xrtt

GPRS

HSCSD

EDGE

WIDEN

Mas de 144kbps(tipicamente 60-80kbps)

Up to 114kbps(30 – 40kbps)

Up to 64kbps

Up to 384kbps

Up to 100kbps

Todas las aplicaciones 2G y además:.Mensaje multimedia (MMS), multimedia Message Service..Navegador Web..Servicios básicos de multimedia en tiempo real como audio y video, juegos e imágenes.

2.7 G EGPRS473kbps (de subida)a 1.2mbps (de bajada)

Mejor rendimiento para todas las aplicaciones 2/2.5G

3 G(VelocidadDSL)

CDMA2000- EVDO (solo datos)Rev 0

CDMA2000 EVDV(voz y data simultanea)

UMTS

WCDMA

CDMA2000/EVDO RevB

Mas de 2.4 Mbps

Mas de 2.4Mbps

Mas de 2Mbps

Mas de 2Mbps

Mas de 3.1Mbps

Todas las aplicaciones de 2G y 2.5G y además:

.Video de alta calidad

.Streaming de música

.Juegos en 3D

.Navegador Web mas rápido

3.5G(Velocidades de

cable)

HSDPA

CDMA2000/EVDO Rev B

Mas de 14.4Mbps

Mas de 46Mbps

4G(Equivalente a

una red de cable)

LTE

WiMAX Mas de 100Mbps

Todas las aplicaciones 2G/3G y ademas:.Alta calidad de streaming de video

.Alta velocidad de video conferencia.Alta calidad de Voice-over-IP (VoIP)

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BIBLIOGRAFIA

1.. European Telecommunications Standards Institute: ETSI (www.etsi.org)

2. Proyecto Minerva: Plataforma de servicios en movilidad (www.proyectominerva.org)

3. GSMA Mobile World Congress. (www.mobileworldcongress.com)

4. Redes de computadoras ANDREW S. TANENBAUM

http://es.wikipedia.org/wiki/Historia_del_tel%C3%A9fono_m%C3%B3vil............ Historia de la telefonía celular.http://es.wikipedia.org/wiki/Red_de_celdas....................red de telefonía celularhttp://www.google.com.bo/search?q=red+de+telefonia+celular&hl=es&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=_5t6UcH9Mfa44AOAqYDgCQ&ved=0CEsQsAQ&biw=1143&bih=676........imágenes....http://www.ciaf.edu.co/ciem/proyectos/la_telefonia_celular.pdf.....red de telefonía celular.......

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