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) 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.
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 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 TACS Total Access
Communication System 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)
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
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
Sistemas 2G: GSM Cont. La red GSM El acceso se basa en la
interfaz radio Cuenta con mecanismos de conmutación de los
canales de voz Cuenta con mecanismos de gestión de la
mobilidad Dispone de una “conexión” a la RTPC
Cuenta con un plano de señalización
“separado” del plano de datos
Sistemas 2.5G: GPRS GPRS: General Packet Radio Service Es un
conjunto de modificaciones sobre GSM que permiten la
comunicación de paquetes de datos digitales de manera
más flexible y económica Suele utilizarse como
mecanismo de acceso a Internet Toma un conjunto de canales TDMA
GSM para transmitir datos Se adapta a la
“disponibilidad” de canales libres Puede alcanzar
hasta 170Kbsp de transmisión full-duplex La
facturación se basa en volumen de datos y no en tiempo
Sigue una filosofía de “conmutación de
paquetes”
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
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
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)
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”
Telefonía móvil por satélite Thuraya : Se
basa en un GEO que ofrece cobertura sobre una zona de
Europa/Asia/África Requiere terminales de gran
tamaño Utiliza GSM cuando está disponible Iridium:
Se basa en una constelación de 66 LEOs que ofrecen
cobertura mundial Los terminales son de tamaño moderado
Éxito tecnológico capitaneado por Motorola Fracaso
comercial Globalstar: Utiliza una constelación de LEOs
similar a la de Iridium Tecnologías similares a las de
Iridium Fracaso comercial similar al de Iridium
Contenidos Lección 2.1: El servicio de telefonía
móvil Perspectiva histórica Estado actual
Lección 2.1: Las redes de datos inalámbricas WiFi
WiMax Bluetooth
Redes de área local inalámbricas WLAN (Wireless
LAN) Red de área local sin cables (transmisión por
radio) Cobertura: depende de la direccionalidad de las antenas y
de las características del entorno (paredes,
obstáculos, etc). Normalmente limitada a algunas decenas
de metros (indoor) o a algunos centenares de metros (outdoor) Se
puede ofrecer cobertura en áreas mayores utilizando varias
WLANs coordinadas En general son más baratas que las LAN
cableadas En general son más lentas que las LAN cableadas
Existen varios estándares, los más populares en la
familia IEEE 802.11
WiFi Wireless Fidelity (marca comercial) Familia de
estándares para WLAN basados en IEEE 802.11 En el futuro
podría incluir otros estándares (IEEE 802.16, etc.)
Los productos certificados WiFi pueden incluir el logo
correspondiente que garantiza que han superado un conjunto de
pruebas de interoperabilidad Ventajas con respecto a 3G
Velocidades de acceso más elevadas Costes de despliegue
mucho más bajos Muy bien integrada con las
tecnologías PC Bandas de transmisión de libre
acceso (cualquiera puede tener “su propia red”)
Inconvenientes con respecto a 3G Menor seguridad Menores zonas
con cobertura Menos espectro disponible Mayor consumo de potencia
(problema si el dispositivo el móvil) Bandas de
transmisión de libre acceso (cualquiera puede
“interferir”) Iniciativa FON frente a operadores
telefónicos 3G: ventajas e inconvenientes
IEEE 802.11 Conjunto de estándares para WLAN Son los
estándares certificados por la marca WiFi actualmente
802.11b: Banda de 2.4 GHz (libre), 11Mbps 802.11g: Banda de 2.4
GHz (libre), 54Mbps 802.11a: Banda de 5GHz (libre), 54Mbps
802.11i: Mecanismos de seguridad 802.11n: (En
preparación), 540Mbps
IEEE 802.11b CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with
Collision Avoidance): Acceso múltiple con detección
de portadora evitando colisiones Similar, en los aspectos
esenciales, a Ethernet 11Mbps en condiciones óptimas,
5Mbps en condiciones realistas Banda de 2.5GHz Absorción
por metal, agua, paredes gruesas, etc. Interferencias con
microondas, teléfonos inalámbricos, Bluetooth, etc.
14 canales posibles, sólo algunos disponibles sin licencia
según paises Máxima potencia: 100mW Seguridad
basada en WEP (problemas conocidos) y más recientemente
WPA Cobertura: Varios kilómetros con antenas direccionales
de alta ganancia Centenares de metros en campo abierto Decenas de
metros en edificios Disponible comercialmente desde 1999
IEEE 802.11a CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with
Collision Avoidance): Acceso múltiple con detección
de portadora evitando colisiones Similar, en los aspectos
esenciales, a IEEE 802.11b 54Mbps en condiciones óptimas,
25Mbps en condiciones realistas Banda de 5GHz Mucha
Absorción por metal, agua, paredes gruesas, etc. Menos
interferencias que en la banda de 2.4GHz Cobertura: Menor que con
802.11b Disponible comercialmente desde 2001
Redes de área extendida inalámbricas: WiMAX WMAN
(wireless MAN) Redes de área extendida basadas
transmisión inalámbrica Distancias de hasta decenas
de kilómetros Anchos de banda similares a los de las WLAN
Son todavía poco comunes pero se están empezando a
utilizar para: Proporcionar acceso a Internet (last mile)
Conectar WLANs lejanas Varios estándares, los más
populares en la familia IEEE 802.16 WiMAX: Worldwide
Interoperability for Microwave Access WiMAX es una
certificación para fomentar interoperabilidad en la
familia de estándares IEEE 802.16 IEEE 802.16 (2002) Banda
de 10 a 66 GHz (requiere visbilidad directa) Admite servicios
diferenciados Hasta 120Mbps (la velocidad depende de la
distancia) Comunicación punto-a-multipunto (requiere
estación base) IEEE 802.16a (2003) Banda de 2 a 11GHz (no
necesita visibilidad directa) Comunicación mesh (no
requiere estación base)
WiMAX y 4G
Redes personales inalámbricas WPAN (wireless PAN) Red
personal sin cables Extensión: unos metros Anchos de banda
similares a los de WLAN Muy usado para conexión de
dispositivos de uso personal (móvil, auriculares,
cámara de fotos, PDA, ordenador, impresora, etc.) Varios
estándares: Bluetooth, IEEE 802.15, IrDA Estándares
con hilos similares: USB, Firewire Bluetooth Distancia
máxima de unos 10 metros Banda de 2,45GHz Velocidad de
hasta 723Kbps Algunos problemas de seguridad