En la década de los 80's los organismos de estándares europeos se dieron cuenta que hacia falta implementar una telefonía celular digital para sustituir así los sistemas de telefonía celular analógica que eran incompatibles entre sí.
Con esta inquietud fue como se creo GSM, esta tecnología se implanto a principios de 1990 en Europa y desde entonces GSM ha crecido hasta ser el sistema dominante dentro de la telefonía celular.
GSM ha evolucionado, lo podemos dividir en generaciones. La primer generación 1G fue diseñada específicamente para el trafico de voz. Estos sistemas 1G eran sistemas FDMA analógicos, unicamente para las comunicaciones de voz. En la actualidad estos sistemas estan extintos, siendo sustituidos por los sistemas 2G digitales.
Estos 2G fueron tambien diseñados solo para voz pero despues soportaron internet con el 2.5G.
Después aparecieron los sistemas 3G que tambien soportan voz y datos solo que pone más enfasis en las capacidades del Internet y en los enlaces de acceso de radio de más alta velocidad.
2G
La palabra celular hace referencia a que una region que esta cubierta por una red celular esta dividida en celdas como el hexagono celeste de la figura de abajo, estas celdas representan areas geograficas de cobertura.
GSM tiene su propia nomenclatura, cada celda tiene su propia nomenclatura. Cada celda tiene una estación transductora base (BTS, Base Transceiver Station) que transmite y recibe señales hacia y desde las estaciones móviles que estan en la misma celda.
El area de cobertura de una celda depende de variso factores, que incluye la potencia de transmicion de la misma BTS, la potencia de transmicion de los dispositivos de los usuarios, tambien los edificios que estan dentro de las celdas que puedan obstruir las comunicaciones y la altura de las antenas de la estacion base.
Los sistemas GSM estan compuestos de bandas de frecuencia con 200kHz, soportando cada banda 8 llamadas TDM. GSM codifica la voz a 13 kbps y a 12.2 kbps.
El controlador de la estación base (BSC, Base Station Controller) es el que da servico a la estación BTS, generalmente da servicio a varias decenas de esraciones BTS. Lo que los BSC tienen que hacer es asignar canales de radios de las BTS a los usuarios moviles, localizar a los usuarios móviles osea en que celda esta y llevar a cabo la transferencia.
La estración transductora base y el controlador de la estacion base forman lo que se llama Sistema de estaciones base (BSS, Base Station System) GSM .
El MSC (Centro de comunicación móvil) se encarga de la autorización de usuarios y la facturación (por ejemplo, determinando si es posible conectar cierto dispositivo a la red celular), el establecimiento y la finalizacion de llamadas, y la transferencia de las mismas.
Un MSC puede tener hasta cinco BSC, lo que significa algo como 200 000 usuarios por MSC.
2.5G y 3G
Para conectarse a interner desde Iphones, Blackberries o computadoras portatiles antes era necesario hacerlo con 2G sin embargo era necesario usar un ISP esto quiere decir un provedor de servicios de internet, osea atravez de la red celular, se conectaban a un ISP y esta conexion es demasiado lenta algo asi como decenas de kilobits por segundo y aveces menos de eso.
Entonces el enfoque de la tecnologia 2.5 G y 3G fué ampliar el alcance de IP hasta el sistema de estaciones base utilizando lineas de ancho de banda y asi emplear multiples canales de voz o redes mejoradas de acceso de radio para asi poder conectar a los usuarios a alta velicidad a internet.
En esta tecnología hay cambios en la arquitectura como podemos ver en la imagen para proporcionar mayor velocidad de Internet, no se cambia el núcleo de la red GSM sigue estando lo mismo en la 2.5 que en la 2, pero se agrega SGSN (Sering GPRS Support Node, nodo de soporte GPRS), que es una red separada de nodos.
Ahora los data-gramas se envían desde la BSC a la SGSN y esta se comunica con MSC para poder autorizar usuarios, la transferencia de los mismos y otras funciones.
El SGSN también se encarga de enviar los datagramas IP del BSC desde o hacia el Internet.
También se agrego el GPRS (Servicio general de paquetes de radio, General Packet Radio Service) en la red de acceso por radio en GSM 2.5 para así permitir a los usuarios poder usar múltiples canales de radio para los datos IP y alcanzar una velocidad de 115 kbps.
El sistema celular 3G ofrece servicios de telefonía y velocidades de datos mayores que 2.5G.
Los 3G tienen estas características:
- 144 kbpsa velocidades de conduccion de vehiculos.
- 384 kbps para la utilizacion estatica en exteriores o una persona caminando.
- 2 Mbps para interiores.
El Servicio Universal de Comunicaciones Móviles (UMTS), es una de las tecnologías 3G mas populares es una evolución 2.5G que soporta 3G.
4G
Se basa en el protocolo IP, es un sistema de sistemas y una red de redes.
La diferencia principal entre 4G las tecnologías anteriores es su velocidad de transferencia de datos, en movimiento llega a 100 Mbps y estática a 1Gbps.
Se usa SDR (Software Defined Radios) para optimizar el acceso radio y la red completa es todo IP.
Referencias
James, F. Kurose, and W. Ross Keith. Redes de computadoras un enfoque descente. 5th ed. Madrid, España: Pearson, 2010.
4, lab de móviles
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