TELEFONIA MOVIL (GSM, UMTS, 3G-3,5G, LTE, 4G...)

El sistema global para las comunicaciones móviles (del inglés Global System for Mobile communications, GSM, y originariamente del francés groupe spécial mobile) es un sistema estándar, libre de regalías, de telefonía móvil digital.

Un cliente GSM puede conectarse a través de su teléfono con su computador y enviar y recibir mensajes por correo electrónico, faxes, navegar por Internet, acceder con seguridad a la red informática de una compañía (red local/Intranet), así como utilizar otras funciones digitales de transmisión de datos, incluyendo el servicio de mensajes cortos (SMS) o mensajes de texto.

Logotipo para identificar las terminales y sistemas compatibles.

GSM se considera, por su velocidad de transmisión y otras características, un estándar de segunda generación (2G). Su extensión a 3G se denomina UMTS y difiere en su mayor velocidad de transmisión, el uso de una arquitectura de red ligeramente distinta y sobre todo en el empleo de diferentes protocolos de radio (W-CDMA).

La interfaz de radio de GSM se ha implementado en diferentes bandas de frecuencia.

Banda	Nombre	Canales	Uplink (MHz)	Downlink (MHz)	Notas
GSM 850	GSM 850	128 - 251	824,0 - 849,0	869,0 - 894,0	Usada en los EE.UU., Sudamérica y Asia.
GSM 900	P-GSM 900	0-124	890,0 - 915,0	935,0 - 960,0	La banda con que nació GSM en Europa y la más extendida
	E-GSM 900	974 - 1023	880,0 - 890,0	925,0 - 935,0	E-GSM, extensión de GSM 900
	R-GSM 900	n/a	876,0 - 880,0	921,0 - 925,0	GSM ferroviario (GSM-R).
GSM1800	GSM 1800	512 - 885	1710,0 - 1785,0	1805,0 - 1880,0
GSM1900	GSM 1900	512 - 810	1850,0 - 1910,0	1930,0 - 1990,0	Usada en Norteamérica, incompatible con GSM-1800 por solapamiento de bandas.

UMTS

El Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles ( UMTS ) es un sistema celular móvil de tercera generación para redes basadas en el estándar GSM . Desarrollado y mantenido por el 3GPP (Proyecto de Asociación de Tercera Generación), UMTS es un componente del conjunto de normas IMT-2000 de la Unión Internacional de Telecomunicaciones y se compara con el conjunto de normas CDMA2000 para redes basadas en la tecnología cdmaOne de la competencia . UMTS utiliza banda ancha de acceso múltiple por división de código (W-CDMA) la tecnología de acceso de radio para ofrecer una mayor eficiencia espectral y ancho de banda para los operadores de redes móviles.

UMTS especifica un sistema de red completo, que incluye la red de acceso de radio ( UMTS Terrestrial Radio Access Network o UTRAN), la red central ( Mobile Application Part , o MAP) y la autenticación de usuarios a través de tarjetas SIM ( módulo de identidad del suscriptor ).

La tecnología descrita en UMTS también se conoce como Freedom of Mobile Multimedia Access (FOMA) ^[1] o 3GSM.

A diferencia de EDGE (IMT Single-Carrier, basado en GSM ) y CDMA2000 (IMT Multi-Carrier), UMTS requiere nuevas estaciones base y nuevas asignaciones de frecuencia.

UMTS soporta datos teóricos máximos tasas de transferencia de 42 Mbit / s cuando Evolved HSPA (HSPA +) se implementa en la red. ^[2] Los usuarios en redes desplegadas pueden esperar una velocidad de transferencia de hasta 384 kbit / s para los teléfonos con la Versión '99 (R99) (la versión original de UMTS), y 7.2 Mbit / s para los teléfonos de Alta Velocidad de Paquetes con Acceso a Paquetes de Enlace Descendente (HSDPA) en la conexión de enlace descendente. Estas velocidades son significativamente más rápidas que las 9.6 kbit / s de un solo canal de datos con conmutación de circuito con corrección de errores de GSM, múltiples canales de 9.6 kbit / s en los datos de alta velocidad con conmutación de circuitos (HSCSD) y 14.4 kbit / s para los canales CDMAOne.

Desde 2006, las redes UMTS en muchos países han sido o están en proceso de actualizarse con el Acceso a Paquetes de Enlace Descendente de Alta Velocidad (HSDPA), a veces conocido como 3.5G . Actualmente, HSDPA permite velocidades de transferencia de enlace descendente de hasta 21 Mbit / s. El trabajo también avanza en la mejora de la velocidad de transferencia de enlace ascendente con el Acceso de paquetes de enlace ascendente de alta velocidad (HSUPA). A más largo plazo, el proyecto 3GPP Long Term Evolution (LTE) planea mover UMTS a velocidades 4G de 100 Mbit / s hacia arriba y 50 Mbit / s, utilizando una tecnología de interfaz aérea de próxima generación basada en multiplexación de división de frecuencia ortogonal .

Las primeras redes nacionales de consumidores UMTS se lanzaron en 2002 con un gran énfasis en las aplicaciones móviles proporcionadas por las empresas de telecomunicaciones, como la televisión móvil y las videollamadas . Las altas velocidades de datos de UMTS se utilizan con mayor frecuencia para el acceso a Internet: la experiencia en Japón y en otros lugares ha demostrado que la demanda de los usuarios de videollamadas no es alta, y el contenido de audio / video provisto por la compañía telefónica ha disminuido en popularidad a favor de la alta velocidad. acceso a la World Wide Web, ya sea directamente en un teléfono o conectado a una computadora a través de Wi-Fi , Bluetooth o USB .

Telefonía móvil 3G

3G es la abreviación de tercera generación de transmisión de voz y datos a través de telefonía móvil mediante UMTS (Universal Mobile Telecommunications System o servicio universal de telecomunicaciones móviles).

Los servicios asociados con la tercera generación proporcionan la posibilidad de transferir voz y datos no-voz (como la descarga de programas, intercambio de correos electrónicos, y mensajería instantánea).

Aunque esta tecnología estaba orientada a la telefonía móvil, desde hace unos años las operadoras de telefonía móvil ofrecen servicios exclusivos de conexión a Internet mediante módem USB, sin necesidad de adquirir un teléfono móvil, por lo que cualquier computadora puede disponer de acceso a Internet. Existen otros dispositivos como algunos ultraportátiles (netbooks) y tabletas que incorporan el módem integrado en el propio equipo. En todos los casos requieren una tarjeta SIM para su uso, aunque el uso del número de teléfono móvil asociado a la tarjeta para realizar o recibir llamadas pueda estar bloqueado o estar asociado a un número con contrato 3G.

La mayoría de móviles 3G soportan su uso como módem USB (soportado por todos los teléfonos inteligentes con Android y con iOS) y algunos permiten su uso vía Wi-Fi o Bluetooth

Las redes 2G se construyeron principalmente para transmisiones de voz y la transmisión de datos era lenta. Dados los cambios rápidos en las expectativas de los usuarios, no cumplen las necesidades inalámbricas de la actualidad. La evolución del 2G al 3G puede subdividirse en las siguientes fases:

• De 2G a 2.5G
• De 2.5G a 2.75G
• De 2.75G a 3G

De 2G a 2.5G (GPRS)

El primer gran paso en la evolución al 2G ocurrió con la entrada del Servicio General de Paquetes vía Radio (GPRS - General Packet Radio Service). Los servicios de los móviles relacionados con el GPRS se convirtieron en 2.5G.

El GPRS podía dar velocidad de datos desde 56 kbit/s hasta 114 kbit/s. Puede usarse para servicios como el acceso al protocolo de aplicaciones inalámbricas (WAP - Wireless Application Protocol), servicio de mensajes cortos (SMS - Short Messaging Service), sistema de mensajería multimedia (MMS - Multimedia Messaging Service), y para servicios de comunicación por Internet como el email y el acceso a la web. La transmisión de datos GPRS es normalmente cobrada por cada megabyte transferido, mientras que la comunicación de datos vía conmutación de circuitos tradicional es facturada por minuto de tiempo de conexión, independientemente de si el usuario está realmente usando la capacidad o si está parado.

El GPRS es una gran opción para el servicio de intercambio de paquetes, al contrario que el intercambio de circuitos, donde una cierta calidad de servicio (QoS) está garantizada durante la conexión para los no usuarios de móvil. Proporciona cierta velocidad en la transferencia de datos, mediante el uso de canales no usados del acceso múltiple por división de tiempo (TDMA). Al principio se pensó en extender el GPRS para que diera cobertura a otros estándares, pero en vez de eso esas redes están convirtiéndose para usar el estándar GSM, de manera que el GSM es el único tipo de red en la que se usa GPRS. El GPRS está integrado en el lanzamiento GSM 97 y en nuevos lanzamientos. Originariamente fue estandarizado por el Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI), pero ahora lo está por el 3GPP.

Desde el punto de vista de la arquitecturas de estas redes, podemos notar un importante cambio con la incorporación de este nuevo "Core" de GPRS, como se muestra en la imagen.

LTE (telecomunicaciones)

LTE (acrónimo de Long Term Evolution), es un estándar para comunicaciones inalámbricas de transmisión de datos de alta velocidad para teléfonos móviles y terminales de datos. El 3GPP está definida por unos como una evolución de la norma 3GPP UMTS (3G) y por otros como un nuevo concepto de arquitectura evolutiva (4G).¹​

LTE se destaca por su interfaz radioeléctrica basada en OFDMA, para el enlace descendente (DL) y SC-FDMA para el enlace ascendente (UL).

La modulación elegida por el estándar 3GPP hace que las diferentes tecnologías de antenas (MIMO) tengan una mayor facilidad de implementación.

Características[editar]

• Alta eficiencia espectral
  • OFDM de enlace descendente robusto frente a las múltiples interferencias y de alta afinidad a las técnicas avanzadas como la programación de dominio frecuencial del canal dependiente y MIMO.
  • DFTS-OFDM (single-Carrier FDMA) al enlace ascendente, bajo PAPR, ortogonalidad de usuario en el dominio de la frecuencia.
  • Multi-antena de aplicación.
• Muy baja latencia con valores de 100 ms para el Control-Plane y 10 ms para el User-Plane.
• Separación del plano de usuario y el plano de control mediante interfaces abiertas.
• Ancho de banda adaptativo: 1.4, 3, 5, 10, 15 y 20 MHz
• Puede trabajar en muchas bandas de frecuencias diferentes.
• Arquitectura simple de protocolo.
• Compatibilidad con otras tecnologías de 3GPP.
• Interfuncionamiento con otros sistemas como CDMA2000.
• Red de frecuencia única OFDM.
• Velocidades de pico:
  • Bajada: 326,5 Mbps para 4x4 antenas, 172,8 Mbps para 2x2 antenas.
  • Subida: 86,5 Mbps
• Óptimo para desplazamientos hasta 15 km/h. Compatible hasta 500 km/h
• Más de 200 usuarios por celda. Celda de 5 MHz
• Celdas de 100 a 500 km con pequeñas degradaciones cada 30 km. Tamaño óptimo de las celdas 5 km. El Handover entre tecnologías 2G (GSM — GPRS — EDGE), 3G (UMTS — W-CDMA — HSPA) y LTE son transparentes. LTE nada más soporta hard-handover.
• La 2G y 3G están basadas en técnicas de conmutación de circuitos (CS) para la voz mientras que LTE propone la técnica de conmutación de paquetes IP (PS) al igual que 3G (excluyendo las comunicaciones de voz).
• Las operadoras UMTS pueden usar más espectro, hasta 20 MHz.
• Mejora y flexibilidad del uso del espectro (FDD y TDD) haciendo una gestión más eficiente del mismo, lo que incluiría servicios unicast y broadcast. Reducción en TCO (coste de análisis e implementación) y alta fidelidad para redes de Banda Ancha Móvil.

Principales parámetros LTE versión 8

Tipo de acceso	Subida	DFTS-OFDM
	Bajada	OFDMA
Ancho de banda		1,4; 3; 5; 10; 15; 20 MHz
Mínimo TTI		1 ms
Espacio de la subportadora		15kHz
Prefijo de longitud cíclica	Corto	4,7μs
	Largo	16,7μs
Modulación		QPSK, 16QAM, 64QAM
Multiplexación espacial		Una sola capa para subida para UE Hasta 4 capas para bajada para UE MU-MIMO soportado para subida y bajada

Categorías de los equipos LTE versión 8

Categoría		1	2	3	4	5
Pico por radio	Bajada	10	50	100	150	300
	Subida	5	25	50	50	75
Capacidad para funciones físicas
Ancho de banda RF		20 MHz
Modulación	Bajada	QPSK, 16QAM, 64QAM
	Subida	QPSK, 16QAM				QPSK, 16QAM, 64QAM
Multi-antena
2Rx		Asumido en los requerimientos de rendimiento
2x2 MIMO		No soportado	Obligatorio
4x4 MIMO		No soportado				Obligatorio

Comunicaciones por satélite

En las comunicaciones por satélite, las ondas electromagnéticas se transmiten gracias a la presencia en el espacio de satélites artificiales situados en órbita alrededor de la Tierra.

0' Un satélite actúa básicamente como un repetidor situado en el espacio: recibe las señales enviadas desde la estación terrestre y las reemite a otro satélite o de vuelta a los receptores terrestres. En realidad hay dos tipos de satélites de comunicaciones:

Satélites pasivos. Se limitan a reflejar la señal recibida sin llevar a cabo ninguna otra tarea. Satélites activos. Amplifican las señales que reciben antes de reemitirlas hacia la Tierra. Son los más habituales.[cita requerida] Satélites y sus órbitas Los satélites son puestos en órbita mediante cohetes espaciales que los sitúan circundando la Tierra a distancias relativamente cercanas fuera de la atmósfera. Los tipos de satélites según sus órbitas son:

Satélites LEO (Low Earth Orbit, que significa órbitas bajas). Orbitan la Tierra a una distancia de 160-2000 km y su velocidad les permite dar una vuelta al mundo en 90 minutos. Se usan para proporcionar datos geológicos sobre movimiento de placas terrestres y para la industria de la telefonía por satélite. Satélites MEO (Medium Earth Orbit, órbitas medias). Son satélites con órbitas medianamente cercanas, de unos 10.000 km. Su uso se destina a comunicaciones de telefonía y televisión, y a las mediciones de experimentos espaciales. Satélites HEO (Highly Elliptical Orbit, órbitas muy elípticas). Estos satélites no siguen una órbita circular, sino que su órbita es elíptica. Esto supone que alcanzan distancias mucho mayores en el punto más alejado de su órbita. A menudo se utilizan para cartografiar la superficie de la Tierra, ya que pueden detectar un gran ángulo de superficie terrestre. Satélites GEO. Tienen una velocidad de traslación igual a la velocidad de rotación de la Tierra, lo que supone que se encuentren suspendidos sobre un mismo punto del globo terrestre. Por eso se llaman satélites geoestacionarios. Para que la Tierra y el satélite igualen sus velocidades es necesario que este último se encuentre a una distancia fija de 35.800 km sobre el Ecuador. Se destinan a emisiones de televisión y de telefonía, a la transmisión de datos a larga distancia, y a la detección y difusión de datos meteorológicos. Antenas parabólicas Las antenas utilizadas preferentemente en las comunicaciones vía satélites son las antenas parabólicas, cada vez más frecuentes en las terrazas y tejados de nuestras ciudades. Tienen forma de parábola y la particularidad de que las señales que inciden sobre su superficie se reflejan e inciden sobre el foco de la parábola, donde se encuentra el elemento receptor.

Son antenas parabólicas de foco primario. Es importante que la antena esté correctamente orientada hacia el satélite, de forma que las señales lleguen paralelas al eje de la antena. Son muy utilizadas como antenas de instalaciones colectivas.

Una variante de este tipo de antena parabólica es la antena offset; este tipo de antena tiene un tamaño más reducido, y obtiene muy buen rendimiento. La forma parabólica de la superficie reflectante hace que las señales, al reflejarse, se concentren en un punto situado por debajo del foco de parábola. Por sus reducidas dimensiones se suelen utilizar en instalaciones individuales de recepción de señales de TV y datos vía satélite.

Otro tipo particular es la antena Cassegrain, que aumenta la eficacia y el rendimiento respecto a las anteriores al disponer de dos reflectores: el primario o parábola más grande, donde inciden los haces de señales es un primer contacto, y un reflector secundario (subreflector).

El acceso a Internet a través de satélite se consigue con las tarjetas de recepción de datos vía satélite. El sistema de conexión que generalmente se emplea es un híbrido de satélite y teléfono. Hay que tener instalada una antena parabólica digital, un acceso telefónico a Internet (utilizando un módem RTC, RDSI, ADSL o por cable), una tarjeta receptora para PC, un software específico y una suscripción a un proveedor de satélite.

Utilización de la línea telefónica estándar es necesaria para la emisión de peticiones a Internet ya que el usuario (salvo en instalaciones especiales) no puede hacerlas directamente al satélite.

Internet por satélite Con el canal ascendente se realizarán las peticiones (páginas web, envío de e-mails, etc) a través de un módem de RTC, RDSI, ADSL o por cable, dependiendo de tipo de conexión del que se disponga. Estas peticiones llegan al proveedor de Internet que los transmite al centro de operaciones de red y que a su vez dependerá del proveedor del acceso vía satélite. Los datos se envían al satélite que los transmitirá por el canal descendiente directamente al usuario a unas tasas de transferencia de hasta 400 kbytes/s.

Local Multipoint Distribution System (LMDS) es un sistema de comunicación inalámbrica de punto a multipunto, que utiliza ondas radioeléctricas a altas frecuencias, en torno a 28 y 40 GHz. Con estas frecuencias y al amplio margen de operación, es posible conseguir un gran ancho de banda de comunicaciones, con velocidades de acceso que pueden alcanzar los 8 Mbps.

Este sistema de conexión da soporte a una gran variedad de servicios simultáneos: televisión multicanal, telefonía, datos, servicios interactivos multimedia.

La arquitectura de red LMDS consiste principalmente de cuatro partes: centro de operaciones de la red (NOC), infraestructura de fibra óptica, estación base y equipo del cliente (CPE).

El Centro de Operaciones de la Red (Network Operation Center – NOC) contiene el equipo del Sistema de Administración de la Red (Network Management System – NMS) que está encargado de administrar amplias regiones de la red del consumidor.

La infraestructura basada en fibra óptica, típicamente consiste de Redes Ópticas Síncronas (SONET), señales ópticas OC-12, OC-3 y enlaces DS-3, equipos de oficina central (CO), sistemas de conmutación ATM e IP, y conexiones con la Internet y la Red Telefónica Pública (PSTNs).

En la estación base es donde se realiza la conversión de la infraestructura de fibra a la infraestructura inalámbrica.

El sistema opera así, en el espacio local mediante las estaciones base y las antenas receptoras usuarias, de forma bidireccional. Se necesita que haya visibilidad directa desde la estación base hasta el abonado, por lo cual pueden utilizarse repetidores si el usuario está ubicado en zonas sin señal.