Redes Móviles e Inalámbricas y/o de alta velocidad.

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1 Redes Móviles e Inalámbricas y/o de alta velocidad

2 Historia de la telefonía móvil La historia comienza con … Marconi (U.S. Patent 586193 1897) La radio se utilizaba para Difusión Comunicaciones restringidas (ejército, barcos, etc.) Los primeros “teléfonos móviles” aparecen hacia 1950 montados en coches Permiten enviar/recibir llamadas hacia/desde la RTPC Se basan en modulaciones analógicas Una sola antena en cada gran ciudad Grandes restricciones de potencia y gran tamaño de los terminales En 1973, Martin Cooper (ingeniero de Motorola) inventa la telefonía celular Celdas pequeñas cubriendo cada ciudad (región) Dispositivos pequeños de potencia reducida El la década de los 80 aparecen los primeros sistemas comerciales celulares (1G)

3 Historia de la telefonía móvil Sistemas analógicos sin protección “fáciles de escuchar” NMT, AMPS, TACS, etc. Hacia los 90, surgen la telefonía celular digital: los sistemas 2G Sistemas digitales que cifran la información y la protegen frente a escuchas GSM, D-AMPS, etc Hacia el año 2000 surgen los primeros sistemas 3G Mejoran los mecanismos digitales para permitir servicios diferentes al de voz UMTS, CDMA-2000, etc.

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

5 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

6 4G LTE + 4G LTE + – LTE avanzado 1Gbit/s 01/06/20166 3G - UMTS 0.384 - 21.1 Mbit/s WAP Datos 2G - GSM 2G - GSM 9.6 kbps – 250 kbps 4G LTE 4G LTE 100Mbit/s 2009 1999 2014 Retos de gestión del espectro - 10 000 veces más rápido en 10 años

7 Sistemas 1G NMT (Nordic Moble Telephony) Desde 1980 hasta finales de los 90 Primer teléfono móvil celular comercial (Mobira – Ericsson) Usa tecnología analógica fácil de interceptar con un escáner Se basa en FDMA en las bandas de 450MHz y 900MHz Alcance de hasta 30Km tanto en emisión como en recepción Usado inicialmente en los países nórdicos, Oriente Medio y Asia AMPS (Advanced Mobile Phone System) Desde 1983 hasta finales de los 90 Desarrollado en Bell Labs mediante tecnología analógica de transmisión Usado en diferentes países del continente americano Se basa en FDMA en la banda de 800MHz con hasta 400 canales por base Desde principios de los 80 hasta finales de los 90 Versión europea de AMPS ETACS: versión de TACS con más canales (operativa en Vodafone UK hasta 2001)

8 Sistemas 2G: GSM GSM: Global System for Mobile communications – Groupe Spécial Mobile Definido por ETSI en 1990, primeras llamadas comerciales en 1991 (Finlandia) Es un estándar abierto para el que hay decenas de fabricantes La elevada competencia ha hecho que los precios sean muy asequibles Es el estándar más extendido de telefonía móvil en la actualidad Hay más de 2.000 Millones de abonados en el mundo en 212 países/territorios Posibilidad de ofrecer servicios de roaming Toda la comunicación es digital (tanto señalización como voz) Ofrece una calidad de servicio muy uniforme garantizada Cada usuario contiene un SIM (Subscriber Identity Module) que contiene su información de abonado único La seguridad se basa en algoritmos de clave simétrica (A5/1 y A5/2) que tienen debilidades, pero en la práctica se han mostrado robustos para usos convencionales Soporta celdas de múltiples tamaños (desde 30 metros hasta 30Km approx) Incorpora un servicio de envío de mensajes cortos de texto

9 Sistemas 2G: GSM Cont. Interfaz radio Opera en dos bandas: 900MHz y 1800MHz Utiliza FDMA en las bandas y opera sobre 124 portadoras diferentes Sobre cada portadora se aplica un mecanismo de TDMA Algunos canales son de señalización Algunos canales son de acceso compartido El resto de los canales quedan asignados a canales de tráfico Los canales CSD se pueden utilizar para la transmisión de datos a 9,6Kbps

10 Sistemas 3G: UMTS UMTS: Universal Mobile Telecommunications System Es el sistema de telefonía 3G auspiciado por los fabricantes europeos Está estandarizado por el 3GPP (3rd Generation Partnership Project) Está destinado a ser el sucesor de GSM Desde el punto de vista de las tecnologías de red, es muy similar a GPRS Desde el punto de vista de la interfaz radio, es muy diferente de GSM Las tecnologías desplegadas comercialmente en la actualidad se basa en un mecanismo W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) que permite hasta 384Kbps Existen estándares basados en HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) que alcanzan los 2Mbps en bajada que serán desplegados en los próximos años Existen otros competidores fuera de Europa: CDMA2000, TD-SCDMA, etc. Su uso no está muy extendido Terminales caros y con pocas prestaciones (batería) Pocos modelos de servicio interesantes para el usuario

11 4G  La 4G estará basada totalmente en IP siendo un sistema de sistemas y una red de redes, alcanzándose después de la convergencia entre las redes de cables e inalámbricas así como en ordenadores, dispositivos eléctricos y en tecnologías de la información así como con otras convergencias para proveer velocidades de acceso entre 100 Mbps en movimiento y 1 Gbps en reposo, manteniendo una calidad de servicio (QoS) de punta a punta (end-to- end) de alta seguridad para permitir ofrecer servicios de cualquier clase en cualquier momento, en cualquier lugar, con el mínimo costo posible. ..

12 4G  El WWRF (Wireless World Research Forum) define 4G como una red que funcione en la tecnología de Internet, combinándola con otros usos y tecnologías tales como Wi-Fi y WiMAX. La 4G no es una tecnología o estándar definido, sino una colección de tecnologías y protocolos para permitir el máximo rendimiento de procesamiento con la red inalámbrica más barata. El IEEE aún no se ha pronunciado designando a la 4G como “más allá de la 3G”.

13 4G  En Japón ya se está experimentando con las tecnologías de cuarta generación, estando NTT DoCoMo a la vanguardia. Esta empresa realizó las primeras pruebas con un éxito rotundo (alcanzó 100 Mbps a 200 km/h) y pudo lanzar comercialmente los primeros servicios de 4G en el año 2010. En el resto del mundo se espera una implantación sobre el año 2020.  El concepto de 4G englobado dentro de ‘Beyond 3-G’ incluye técnicas de avanzado rendimiento radio como MIMO y OFDM. Dos de los términos que definen la evolución de 3G, siguiendo la estandarización del 3GPP, serán LTE (‘Long Term Evolution’) para el acceso radio, y SAE (‘Service Architecture Evolution’) para la parte núcleo de la red.

14 Sistemas 4G 4G = cuarta generación de tecnologías de móviles Es una manera de designar a las tecnologías móviles del futuro No está del todo claro cómo serán esas tecnologías ni cuando están disponibles Hay algunos aspectos del 4G que parecen estar aceptados El 4G se basará en los protocolos y tecnologías de Internet El 4G seguirá la filosofía de los sistemas abiertos (como Internet) El 4G utilizará mecanismos de acceso similares a WiFi o WiMAX Se alcanzarán velocidades de acceso de entre 100Mbps y 1Gbps Se posibilitará el acceso a nuevos servicios (High definition mobile TV, etc) Hay algunos retos tecnológicos que afrontar antes de llegar al 4G Optimizar la eficiencia espectral Mejorar la conectividad a través de múltiples redes (roaming) Lograr que los cambios de celda (handoffs) se produzcan en entornos heterogéneos Mantener compatibilidad con el resto de estándares inalámbricos de Internet Lograr calidades de servicio satisfactorias en redes “All IP” Integrar todos los sistemas bajo IPv6

15 La telefonía móvil del futuro No sabemos cómo será la telefonía móvil del futuro, pero es previsible que los siguientes aspectos tengan importancia Everytime-everywhere Roaming internacional Bluetooth Nuevos interfaces (implantes, gafas, etc.) El móvil como puerta de entrada a “La Red” Móviles y salud Móviles y privacidad (el Gran Hermano)

16 Comunicaciones por satélite Satélite geoestacionario (GEO): siempre sobre un mismo punto del ecuador Ventajas: Ofrece cobertura a una zona bien definida de la superficie terrestre El satélite siempre se encuentra en “el mismo punto” en el cielo Inconvenientes: La órbita está a unos 36.000 Km de la Tierra (el satélite está muy lejos) Empeora la latencia Necesidad de mayor potencia de emisión Necesidad de antenas de mayor tamaño en recepción Necesidad de antenas direccionales Satélites de baja óbita (LEO): orbitan en alturas comprendidas entre 200 y 2000 Km Ventajas: La latencia mejora notablemente La potencia de transmisión es razonable No requieren antenas direccionales Inconvenientes Se desplazan a gran velocidad sobre la superficie terrestre (30.000 Km/h) No ofrecen cobertura fija sobre una región de la tierra Requieren el uso de “constelaciones”

17 Retos de gestión del espectro - A mayor velocidad mayor crecimiento en servicios Maximo Normal 2G (64k) 30k 3G (0,3-21M) 0,2-3M 4G (100M) 20-800M 4G+ (1Gb) 100 - 300M Correo electronico Navegar en Internet Bajar o mandar fotos Trabajar con intranet Trabajar con grandes documentos Musica o Radio en vivo TV en el móvil On-line juego 4Play – seamless services TV o video – alta definicion

18 Categorías de Redes Inalámbricas

19 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

20 Aplicaciones Acceso Móvil a la Internet Substitución del cable Extensión de LANs Aplicaciones Ad Hoc Acceso Nómada Tecnologia 3g y 4g