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

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1 TEMA 1: Introducción a las Redes Móviles e Inalámbricas Profesora María Elena Villapol maria.villapol@ciens.ucv.ve

2 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).

3 Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas La evolución de las redes móviles está 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.

4 Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas Hacia 1840 invento del telégrafo por Samuel Morse.

5 Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas La telefonía fija definitivamente nace con el invento del teléfono en 1876 por Alexander Graham Bell, en Boston, Massachussets

6 Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas 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).

7 Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas 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.

8 Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas 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.

9 Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas 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.

10 Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas 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.

11 Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas 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.

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

13 Evolución de la Redes Celulares

14 System Name or Standard Start DateCountry of origin or region it operated in AMPS1979 trial, 1983 commerical United States, then world wide AURORA-4001983Alberta, Canada C-Netz (external link, inGerman) C-Netz (external link, inGerman) (C-Netz, C- 450) Begins '81, upgraded in 1988? Germany, Austria, Portugal, South Africa Comvik (external link)August, 1981Sweden ETACS (external link)1987?U.K., now world wide JTACS (external link)June, 1991Japan 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) June, 1991 December, 1979 December, 1988 Japan RadioCom (RadioCom2000) (external link), in French November, 1985France RTMS (Radio Telephone Mobile System) (external link, in Italian) September, 1985Italy TACS (Total Acess Communications System) (external link) 1985United Kingdom, Italy, Spain, Austria, Ireland Primera Generación de Sistemas Celulares

15 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.

16 Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Sistemas Celulares (2G) 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.

17 Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Sistemas Celulares (2G) 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).

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

19 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): Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Sistemas Celulares (3G)

20 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) Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Sistemas Celulares (3G)

21 Cdma2000: –Una evolución de cdmaOne –Se esta trabajando en las siguientes direcciones: Cdma2000 1x Cdma2000 1xEV-DO Cdma2000 1xEV-DV Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Sistemas Celulares (3G)

22 Durante la evolución de los sistemas celulares de 2G a 3G un amplio rango de sistemas aparecieron, entre ellos se tienen Bluetooth, 802.11, 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 Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Sistemas Celulares (4G)

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

24 Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Sistemas Celulares (4G)

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26 Generaciones de Telefonía Celular

27 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.

28 Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Redes Internas (Indoor) En 1997, la IEEE liberó su estándar conocido como 802.11. Desde 1999, este estándar ha sido mejorado publicándose diversas especificaciones tales como 802.11b y 802.11a. 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 1998. Ercisson, IBM, Intel, Nokia y Toshiba formaron el Bluetooth Special Industry Group (SIG).

29 Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Redes Internas (Indoor) 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.

30 Calidad del Acceso y Movilidad en las Redes Inalámbricas

31 Categorías de Redes Inalámbricas

32 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).

33 Clasificación de las Redes Móviles e Inalámbricas Redes Móviles e Inalámbricas WLANs Datos IEEE 802.11 HiperLAN2 Voz DECT (telefonía sin hilos) WPANs Bluetooth/802.15.1 UltraWideBand /802.15.3 ZigBee/802.15.4 WMANs IEEE 802.16 WWANs 1G (AMPS, TACS) 2G (GSM, IS-95, PDC, IS-136) 3G (UMTS, EV- DO) 4G (HSDPA, HSUPA, ED-VO Rev 8, LTE)

34 Clasificación de las Redes Móviles e Inalámbricas 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

35 Clasificación de las Redes Móviles e Inalámbricas 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

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

37 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

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