TEMA 1: Introducción a las Redes Móviles e Inalámbricas

TEMA 1: Introducción a las Redes Móviles e Inalámbricas
Profesora María Elena Villapol

Definiciones Telecomunicación: toda emisión, transmisión y recepción de signos, señales, escritos, imágenes, sonidos e información de cualquier naturaleza por cable, ondas de radio, medios ópticos u otros sistema electromagnéticos [MOYA]. Red de Comunicación: incluye una serie de dispositivos interconectados para soportar la transmisión de información. Red Inalámbrica: conjunto de dispositivos conectados por enlaces inalámbricos tales como radio. Red móvil: es una red de comunicación conformada por dispositivos que pueden cambiar su localización de un momento a otro (usuarios nómadas).

Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas
La evolución de las redes móviles esta estrechamente ligado a la evolución de las redes fijas. La evolución de las redes fijas, el de las redes móviles, aunque en una mayor escala, esta impulsado por las aplicaciones de voz.

Hacia 1840 invento del telégrafo por Samuel Morse.

La telefonía fija definitivamente nace con el invento del teléfono en 1876 por Alexander Graham Bell, en Boston, Massachussets

Aunque S. Morse no pudo lograr la transmisión de información vía el espacio, si realizó algunas experiencias prácticas en la transmisión vía el agua. En lo años siguientes a estas experiencias varios investigadores, muchos de ellos basados en estas experiencias de Morse, estudiaron las transmisión de ondas electromagnéticas vía el espacio (J.C. Maxwell, H. Hertz).

No fue sino hacia 1894 que el italiano Guglielmo Marconi basado en previas experiencias y descubrimientos, logró realizar una transmisión telegráfica inalámbrica a una distancia de 250 mts. Posteriormente, en 1901 llevo a cabo una comunicación telegráfica a través del Atlántico.

Durante la centuria pasada se desarrollaron diversos sistemas para la comunicación de voz inalámbrica entre los que destacan: Radioaficionados Banda Ciudadana Redes de Radio Móviles Privadas Redes de Radio Semipúblicas. Sin embargo, la telefonía móvil publica tiene sus antecedentes en la Red Móvil Pública (PLMN, Public Land Mobile Network), por AT&T y Southwestern Bell hacia 1945 [moya]. Este sistema fue instalado en la ciudad de San Luís, Missouri, Estados Unidos y utilizaban una antena de alta potencia que usaba la técnica de modulación por frecuencia (FM) y que proporcionaba una gran cobertura al área metropolitana.

El comienzo de la segunda mitad del siglo, estuvo marcado por otro gran invento. Fue el lanzamiento del primer satélite llamado Sputnik 1 Fue lanzado por los rusos. Desde entonces han sido muchos los satélites lanzados por varios países alrededor del mundo para diversos fines incluyendo telefonía, televisión, etc.

En 1947, D.H Ring de los Laboratorios Bell propusieron el concepto de celda que permitía la reutilización de las frecuencias. Sin embargo, no fue sino hasta 30 años después que este sistema se desarrollara. Se creo el primer sistema de telefonía móvil bidireccional (IMTS, Improved Mobile Telephone System)( no celular). El primer sistema de telefonía móvil se le atribuye a los europeos, quienes hacia los años 40 crearon un sistema en Estocolmo a través L.M. Ericsson.

No fue sino hasta 1969, más de 20 años después que Ring introdujo el concepto de celdas, que los Laboratorios Bell emplean el concepto de reuso de las frecuencias en un servicio comercial, en un tren que viajaba entre Nueva York y Washington. Sin embargo, no fue sino hasta 1978, que entra en funcionamiento el primer sistema celular funcional. Aparentemente el primer sistema celular fue a operar comercialmente en Arabia Saudita a través de la operadora Bahrain Telephone Company (Batelco) en Mayo, 1978 [privaline][moya]. El sistema tenía 2 celdas y 250 abonados, 20 canales en la banda de los 400 MHz.

Sistemas Móviles e Inalámbricos: Ultimas 3 Décadas
Desarrollo de la telefonía celular. Su evolución es dividida en generaciones.

AMPS TACS NTT Otros IS-95 GSM IS-136 y PDC IS-95B HSCSD GPRS EDGE 3GPP2 CDMA2000-1XRTT CDMA2000-1XEV, DV, DO CDMA2000-3XRTT 3GPP W-CDMA TD-SCDMA 1G 2G 2.5G 3G

System Name or Standard Country of origin or region it operated in
Start Date Country of origin or region it operated in AMPS 1979 trial, 1983 commerical United States, then world wide AURORA-400 1983 Alberta, Canada C-Netz (external link, inGerman) (C-Netz, C-450) Begins '81, upgraded in 1988? Germany, Austria, Portugal, South Africa Comvik (external link) August, 1981 Sweden ETACS (external link) 1987? U.K., now world wide JTACS (external link) June, 1991 Japan NAMPS (Narrowband Advanced Mobile Phone Service) 1993? United States, Israel, ? NMT 450 (Nordic Mobile Telephone) link dead NMT 900 (Nordic Mobile Telephone) 1981 1986 Sweden, Norway, Denmark, Finland, Oman; NMT now exists in 30 countries NTACS/JTACS (external links infra) NTT (external link) NTT Hi Cap (external link) December, 1979 December, 1988 RadioCom (RadioCom2000) (external link), in French November, 1985 France RTMS (Radio Telephone Mobile System) (external link, in Italian) September, 1985 Italy TACS (Total Acess Communications System) (external link) 1985 United Kingdom, Italy, Spain, Austria, Ireland Primera Generación de Sistemas Celulares

Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Sistemas Celulares (2G)
Groups Special Mobile (GSM) fue formado en 1982 por el Conference Europeenne des Postes et des Telecommnications (CEPT). La idea era formar un sistema celular digital pan-Europeo. En 1989 fue estandarizado por el European Telecommunications Standards Institute (ETSI). Los servicios comerciales se iniciaron en 1991.

Cdma2000 Tecnología de espectro disperso. Fue reservada primeramente para uso militar. Code-Division Multiple Access (CDMA) fue aprobado en 1993 por la Telecommunications Industry Association (TIA). Su uso comercial se inicia en 1995. Ahora llamado cdmaOne. La primera versión de CDAM fue IS-95A, luego se libero IS-95B.

En 1990 selecciona el sistema Time Division Multiple Access (TDMA). como el sucesor digital de AMPS. El sistema basado en TDMA usado en Japón es el Pacific Digital Cellular (PDC).

Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Sistemas Celulares (1G y 2G)

Es evidente por: Necesidad de mas capacidad. Nuevas frecuencias y Mayores tasas de transmisión. Se deseaba un único estándar (no fue posible). Dos estándares ahora reconocidos por cuerpos de estandarización (ITU):

Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), compuesto por dos modos relacionados: CDMA-espectro directo o Wideband CDMA o Frequency Division Duplex (FDD). CDMA-TDD (time-division duplex)

Cdma2000: Una evolución de cdmaOne Se esta trabajando en las siguientes direcciones: Cdma2000 1x Cdma2000 1xEV-DO Cdma2000 1xEV-DV

Durante la evolución de los sistemas celulares de 2G a 3G un amplio rango de sistemas aparecieron, entre ellos se tienen Bluetooth, , GPRS. Estos sistemas que se desarrollaron individualmente y apuntaron a diferentes necesidades de los usuarios. En la 4G, el objetivo es desarrollar nuevas interfaces de aire y tecnologías que permitan integrar sistemas inalámbricos existentes y por desarrollarse

Alta usabilidad (en cualquier lugar, a cualquier hora, con cualquier tecnología) Soporte de servicios multimedia a bajos costos de transmisión Personalización Servicios Integrados

Generaciones de Telefonía Celular

Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Redes Internas (Indoor)
Wireless LANs (WLANs): No pertenecen a la evolución mostrada anteriormente, pero surgen como una extensión a las LANs. Relegadas inicialmente a un segundo plano, las WLANs se han desplegado rápidamente. Sus características se encuentran en ofrecer mayores tasa de accesos que las tecnologías celulares incluso de la 3G a precios menores.

En 1997, la IEEE liberó su estándar conocido como Desde 1999, este estándar ha sido mejorado publicándose diversas especificaciones tales como b y a. Otro estándar es HIPERLAN el cual comienza en 1999. Actualmente se ha publicado el HIPERLAN2. En el ámbito de las redes de corto alcance o Redes de Area Personal Inalámbricas (Wireless Personal Area Networks) se tiene Bleutooth. El desarrollo de Bluetooth se inicia finales del invierno de Ercisson, IBM, Intel, Nokia y Toshiba formaron el Bluetooth Special Industry Group (SIG).

Otra tecnología para comunicación a muy corto alcance es IrDA. IrDA (Infrared Data Association). Fundada en 1993 por la industria para el desarrollo de estándares de software y hardware que permitiesen la transferencia de datos entre dispositivos mediante infrarrojos.

Calidad del Acceso y Movilidad en las Redes Inalámbricas

Categorías de Redes Inalámbricas

Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Venezuela
En 1992 nace Movilnet como empresa filial de CANTV. En 1996 Movilnet migró de la telefonía celular analógica al modo digital, sobre TDMA o Acceso Múltiple por División de Tiempo. En el 2002 implementa CDMA1x.

Telcel comenzó sus operaciones en noviembre de 1991. Se inicio con la tecnología AMPS. En noviembre de 1998, Telcel introdujo la tecnología digital más avanzada CDMA (Acceso Múltiple por División de Códigos). En el año 2000, se introdujo la tecnología Wap (Wireless Application Protocol), para hacer posible la conexión a Internet a través de un teléfono celular.

En 2001, Telcel introduce el Telcel Fijo En abril de 2001, Telcel se convirtió en la primera empresa en prestar servicios de acceso a Internet a grandes velocidades a través de la tecnología WLL (Wireless Local Loop) conocida como Banda Ancha. A finales del 2002, Telcel introduce la Tercera Generación Celular. En Enero del 2005, concluyen negociaciones para la adquisición de Telcel por parte de Telefónica Móviles (Movistar).

Digitel comienza sus operaciones en Venezuela con la tecnología GSM. Introduce mensajería de texto en el 2000. En noviembre de 2002 Digitel presentó la mensajería multimedia sobre la innovadora plataforma GPRS. También en noviembre de 2002 se dio inicio al servicio de Roaming internacional para los clientes pre-pago. En octubre de 2004 Digitel introdujo TV Móvil. En mayo de 2005 Digitel introdujo al mercado Oficina Móvil, una plataforma que permite a los clientes mantenerse conectados en todo momento y lugar con sus lugares de trabajo. Como parte de esta plataforma, en agosto del mismo año llega Correo Móvil, un producto con el cual los clientes pueden recibir, enviar y reenviar correos electrónicos con archivos adjuntos en tiempo real. El mes de mayo de 2006 el 100% de las acciones de la compañía son adquiridas por el grupo Telvenco, presidido por el Sr. Oswaldo Cisneros Fajardo. En julio de 2006 los clientes de la zona oriental se integran a la red 412 y, en septiembre los clientes de occidente pasan a formar parte de la familia 412.

Clasificación de las Redes Móviles e Inalámbricas
Pueden ser clasificadas de acuerdo a diversos criterios. La siguiente es un intento de clasificación basada en cobertura y tipo de información transportada (en particular voz y datos).

WLANs Datos IEEE HiperLAN2 Voz DECT (telefonía sin hilos) WPANs Bluetooth/ UltraWideBand / ZigBee/ WMANs IEEE WWANs 1G (AMPS, TACS) 2G (GSM, IS-95, PDC, IS-136) 3G (UMTS, EV-DO) 4G (HSDPA, HSUPA, ED-VO Rev 8, LTE)

Redes con Infraestructura. Access Point A Estación 6 Estación 2 Estación 3 Access Point B Estación 4 Access Point C Estación 5 Estación 7 Estación 8 Estación 1 Backbone de Alta Velocidad Cableado

Redes Ad hoc. Colección de nodos móviles que permiten el establecimiento de una comunicación ubicua sin una infraestructura central. Los enlaces son dinámicas al igual que la configuración. Entre sus retos están: Seguridad Enrutamiento Overhead Interferencias Conectividad vs retardo, capacidad y potencia. Fluctuaciones de la capacidad del enlace y latencia. Estación 1 Estación 2 Estación 3 Estación 4

Características de las Redes Móviles e Inalámbricas
Movilidad Velocidad de Instalación y Simplicidad Flexibilidad Costo reducido Escalabilidad

Retos de las Redes Móviles e Inalámbricas
Alta tasa de errores Menores tasas de transmisión Seguridad Costo Potencia de la batería Enfermedades asociadas a la transmisión por ondas de radio frecuencia

Aplicaciones Acceso Móvil a la Internet Substitución del cable
Extensión de LANs Aplicaciones Ad Hoc Acceso Nómada

Indicadores (según CONATEL)

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