34 - TEORÍA - Cada generación de telefonía móvil

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Esta gente lo explica mejor que yo:


IMPORTANTE: A más frecuencia, menos alcance, pero mayor ancho de banda (y mayor velocidad de transferencia. A menudo una misma generación tiene varias bandas: una pensada para más alcance (zonas rurales), y otra para más velocidad de transferencia (zonas urbanas)

1G

PRIMERA GENERACIÓN (1980): Duplex y acceso múltiple mediante FDMA. Modulación FM a pelo. No había cifrado ni autenticación, con lo que se podía espiar, suplantar identidad para usar la red sin ser abonado… En España se usó el sistema TMA, Telefonía móvil automática, pero cada país tenía su sistema propio, lo que dificultaba la implantación del sistema. Inicialmente 450MHz, después 900 MHz. El Total Access Communication System (TACS) fue adoptado en España. Tenía más alcance que la telefonía móvil digital que vino después, con lo que era mejor para entornos rurales. Lo implantó Moviline, de Telefónica. No soportaba SMS ni datos, las comunicaciones se podían interceptar, ya que la voz y los tonos de señalización se transmitía en FM. Los datos de control en B-FSK.

2G

SEGUNDA GENERACIÓN: GSM: Global System for Mobile. Banda de 900 y 1800 (¡toda Europa!) o 800 y 1900 (América). Las bandas altas tienen menos alcance, celdas urbanas más pequeñas. Modulación GMSK (“Gaussian Minimum Shift Keying”) (FSK con un índice de modulación).

SEGUNDA GENERACIÓN Y PICO, 2,5G, 2,75G (GPRS (modulación GFSK), EDGE (modulación 8PSK)). La incorporación de los datos en la red de telefonía móvil permitió las primeras conexiones a Internet desde estos dispositivos con velocidades desde 54 kpbs (WAP, tarificación por tiempo), pasando por las múltiples velocidades GPRS, que ya se tarificaba por volumen de datos. El fundamento de GPRS es unificar hasta las 8 ranuras de tiempo en un sólo usuario (no rentable) para llegar a 171,2 kbps.

EDGE utiliza una modulación mejor, 8PSK, lo que permite 59,2 kbps en cada ranura de tiempo, 473,6 kbps sumando las 8 ranuras. Con EDGE llegaron las primeras tarifas de datos móviles en las que se pagaban una cuota mensual. Éxito moderado. Compatible con 2G, por lo que usa las bandas 900 y 1800.

Componentes de una red 1G/2G (NO ENTRA, sólo la palabra BTS y UE)

Fuente: apuntes FPaDistancia.

Tecnologías que llegan con 1G

3G

TERCERA GENERACIÓN, 3G, 3.5G, 3,75G: UMTS, HSPA, HSDPA, HSDPA+ … otorgan velocidades desde 384kbps hasta 168 Mbps. La velocidad típica es 7,2 Mbps, que hoy en día sigue siendo más que suficiente. Canales de 5MHz de ancho. El acceso múltiple de los usuarios se realiza mediante división de código de banda ancha (WCDMA), que proporciona alta velocidad de transmisión y flexibilidad en función del servicio. Banda de 2100MHz (la idea era usar celdas pequeñas para otorgar a pocos clientes de mucho ancho de banda) y posteriormente se le cedió la de 900MHz que antes se usaba para 2G y 2,5G.

El duplexing se hace en cada terminal con su código único en la BTS (nodeB) usando el código de cada usuario. Soporta TDD y FDD.

HSDPA introduce modulación 16QAM, HSPA+ 64QAM

Componentes de una red UMTS/3G (NO ENTRA)

Red UMTS/3G
Red UMTS/3G

En los sistemas 3G, las estaciones base (BS) reciben el nombre de Node B, mientras que la función de la BSC la realiza la RNC (Radio Network Controller). Este cambio de terminología se debe a que UMTS utiliza dos redes: el núcleo de red WAN cableado que transporta toda la información y que permite la interoperabilidad con otras redes (TCP/IP, red de voz fija, red de voz móvil) y la red de acceso universal radioterrestre (UTRAN, UMTS Terrestrial Radio Access Network) que es la que pone en contacto a los terminales con el resto de red. A esta última es a la que pertenecen los nodos B y las RNC.

Aquí aún no se trabaja all-IP. Conviven conmutación de paquetes (para los datos) con conmutación de circuitos (para las llamadas fijas y móviles).

Tecnologías que llegan con 2G y 3G

Red GPRS (2.5G)
Red GPRS (2.5G)

4G

CUARTA GENERACIÓN, 4G: 800MHz, 1500MHz, 1800MHz (en detrimento del 2G) y 2600MHz (redes cobertura autonómicas como R, aire, cota, Euskaltel, Telecable). Canales de 20MHz. Los requisitos de la ITU para la cuarta generación de telefonía móvil son una tasa de bits de bajada de 1Gbps en baja movilidad y 100Mbps en alta. La telefonía LTE no cumple esos requisitos ni los de eficiencia espectral, aún así se declaró que el LTE se podía considerar como una tecnología 4G.

Más info: Frecuencias y bandas LTE en España

LTE-A (LTE-Advanced) alcanza el dichoso 1 Gbps que requería la ITU. Modulación 256-QAM (sólo cerca de la estación). Otras novedades:

Comercialmente no se ofrece 1 Gbps, habría que juntar 100 MHz de ancho de banda para un solo cliente.

El estándar LTE va sufriendo pequeñas evoluciones a las que se llama categorías. Más info.

Categorías 4G LTE
Categorías 4G LTE

5G

QUINTA GENERACIÓN, 5G: 700 Mhz (a partir de de 2020), 1500 MHz (próximamente), 3.500 MHz (próximamente).

Más info:

Componentes de una red 4G/5G

Llegamos a las primeras redes celulares all-IP. Toda la parte de núcleo se simplifica enormemente. Elimina la conmutación de circuitos en el backhaul. El núcleo de red también es TCP/IP, así que esto se empieza a parecer a una red doméstica:

Recuerda: conmutación de paquetes (TCP/IP) vs conmutación de circuitos (telefonía clásica).

4G usa el protocolo TCP/IP incluso para el tráfico de voz.

¿Cómo pueden funcionar las llamadas de voz después de terminar la tarifa de datos? Fácil, con QoS.

A la estación base se la llama de distintas maneras según la generación:

Echa un vistazo a los parámetros del teléfono en el field test. iPhone: marca *3001#12345#*. Android: descarga LTE Discovery.

Nuevas tecnologías que llegan con 4G y 5G

More info: How 4G Works (howstuffworks.com)

Lo más rompedor del 5G

Todo lo anterior hará que el mundo se convierta en “una gran zona Wi-Fi”.

Tabla resumen

Ojo, una cosa es lo que pone el teléfono “display” y otra lo que dice la norma 3GPP (3rd Generation Partnership Project ). Ha habido mucho engaño con el 4G (la norma requería 1 Gbps, pero se ha lanzado con 10 veces menos velocidad). Pero claro, la infraestructura se estaba desplegando y era distinta a 3G …y había que vender.

5G “ofrece” 20 Gbps. Evidentemente no va a ser así durante años.

Fuente: https://www.askingbox.com/info/mobile-communication-what-are-gsm-gprs-edge-umts-hspa-and-lte
Fuente: https://www.askingbox.com/info/mobile-communication-what-are-gsm-gprs-edge-umts-hspa-and-lte

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