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2.2 Generaciones de la Telefonía Celular
En la sección anterior se presentó una
muestra de la evolución de la telefonía
celular a lo largo de los años. Las
distintas necesidades y avances dieron lugar
a generaciones tecnológicas bien
diferenciadas que se comentan a continuación.
En dicha evolución se aprecia como se van
cumpliendo las necesidades del mercado para
tener acceso múltiple al canal de
comunicación, así como la necesaria
migración de los sistemas analógicos a
sistema digital con el fin de permitir mayor
volumen de usuarios y ofrecer los niveles de
seguridad que se demandaban.
2.2.1 Generación Cero (0G)
0G representa a la
telefonía móvil previa a
la era celular. Estos teléfonos móviles eran
usualmente colocados en autos o camiones,
aunque modelos en portafolios también eran
realizados. Por lo general, el transmisor (Transmisor-Receptor)
era montado en la parte trasera del vehículo
y unido al resto del equipo (el dial y el
tubo) colocado cerca del asiento del
conductor.
Eran vendidos a través de WCCs (Empresas
Telefónicas alámbricas), RCCs (Empresas
Radio Telefónicas), y proveedores de
servicios de radio doble vía. El mercado
estaba compuesto principalmente por
constructores, celebridades, etc.
Esta tecnología, conocida como
Autoradiopuhelin (ARP), fue lanzada en 1971
en Finlandia; conocido ahora como el país
con la primera red comercial de telefonía
móvil.
2.2.2 Primera generación (1G)
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,
Frequency Division Multiple 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 Phone System), desarrollada
principalmente por Bell. Si bien fue
introducida inicialmente en los Estados
Unidos, fue usada 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
Estos sistemas (NMT, AMPS, TACS, RTMI,
C-Netz, y Radiocom 2000) fueron conocidos
luego como la Primera Generación (G1) de
Teléfonos Celulares.
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.
2.2.3 Segunda generación (2G)
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 en Estados Unidos en
1990. En 1991 la primera red GSM fue
instalada en Europa.
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
(Code Division Multiple Access) y PDC
(Personal Digital Communications), éste
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
Message Service). 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
Communication Services).
2.2.4 Generación 2.5 G
Una vez que la segunda generación se
estableció, las limitantes de algunos
sistemas en lo referente al envío de
información se hicieron evidentes. Muchas
aplicaciones para transferencia de
información eran vistas a medida que el uso
de laptops y del propio Internet se fueron
popularizando. Si bien la tercera generación
estaba en el horizonte, algunos servicios se
hicieron necesarios previa a su llegada. El
General Packet 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 “Circuit Switched”, 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
comunmente 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 para GSM 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 servicios 2.5G (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.
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.
2.2.5 Tercera generación (3G).
No mucho luego de haberse introducido las
redes 2G se comenzó a desarrollar los
sistemas 3G. Como suele ser inevitable, hay
variados estándares con distintos
competidores que intentan que su tecnología
sea la predominante. Sin embargo, en forma
muy diferencial a los sistemas 2G, el
significado de 3G fue estandarizado por el
proceso IMT-2000. Este proceso no
estandarizó una tecnología sino una serie de
requerimientos (2 Mbit/s de máxima taza de
transferencia en ambientes cerrados, y 384
kbit/s en ambientes abiertos, por ejemplo).
Hoy en día, la idea de un único estándar
internacional se ha visto dividida en
múltiples estándares bien diferenciados
entre sí.
Existen principalmente tres tecnologías 3G.
Para Europa existe UMTS (Universal Mobile
Telecommunication System) usando CDMA de
banda ancha (W-CDMA). Este sistema provee
transferencia de información de hasta 2Mbps.
Están a su vez las evoluciones de CDMA2000.
La primera en ser lanzada fue CDMA2000
1xEV-DO, donde EV-DO viene de Evolution Data
Only. La idea atrás de este sistema era que
muchas de las aplicaciones sólo requirieran
conexión de datos, como sería el caso si se
usara el celular para conectar una PC a
Internet en forma inalámbrica. En caso de
requerir además comunicación por voz, un
canal 1X estándar es requerido. Además de
usar tecnología CDMA, EV-DO usa tecnología
TDMA para proveer de la velocidad de
transferencia necesaria y mantener la
compatibilidad con CDMA y CDMA2000 1X.
La siguiente evolución de CDMA2000 fue
CDMA2000 1xEV-DV. Esto fue una evolución del
sistema 1X totalmente distinto a CDMA2000
1xEV-DO, ofreciendo servicios totales de voz
y datos. Este sistema también es compatible
con CDMA y CDMA2000 1X y es capaz de ofrecer
tasas de transferencia de 3.1Mbps.
Estos dos protocolos usaron lo que se conoce
como FDD (Frequency Division Duplex), donde
los links de ida y vuelta usan distintas
frecuencias. Dentro de UMTS existe una
especificación conocida como TDD (Time
Division Duplex), donde los links poseen la
misma frecuencia pero usan distintos
segmentos de tiempo. Sin embargo, TDD no se
implementará en los mercados por un tiempo.
Un tercer sistema 3G fue desarrollado en
China que usa TDD. Conocido como TD-SCDMA
(Time Division Synchronous CDMA), usa un
canal de 1.6MHz y fue pensado para que
abarque el mercado Chino y de los países
vecinos.
Algunos de los sistemas 2.5G, como ser
CDMA2000 1x y GPRS, proveen de algunas de
las funcionalidades de 3G sin llegar a los
niveles de transferencia de datos o usos
multimedia de la nueva generación. Por
ejemplo, CDMA2000-1X puede, en teoría,
transferir información hasta a 307 kbit/s.
Justo por encima de esto se encuentra el
sistema EDGE, el cual puede en teoría
superar los requerimientos de los sistemas
3G; aunque esto es por tan poco que
cualquier implementación práctica quedaría
probablemente por debajo del límite deseado.
Al comienzo del siglo 21, sistemas 3G como
UMTS y CDMA2000 1xEV-DO han comenzado a
estar al alcance del público en los países
del primer mundo. Sin embargo, el éxito de
estos sistemas aún está por probarse.
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