3G
¿QUÉ ES?
Esta tecnología surgió en 1998 con el propósito de crear un estándar único de telefonía móvil en todo el mundo. El proyecto, auspiciado por la Unión Europea, ha contado con el respaldo de la Unión Internacional de Telecomunicaciones, que le ha asignado la banda de frecuencias de 2 GHz. Posee una velocidad máxima de 2 Mbps. Ha cambiado los procedimientos actuales de contratación y facturación en el sector : se ha pasado de pagar los servicios en función del tiempo consumido a hacerlo según la cantidad de información transmitida o de acuerdo con tarifas planas, lo cual permite mantenerse conectado en todo momento y disponer así de una línea de acceso dedicado.
“Es más rápido”.
En pocas palabras, 3G nos permite recibir y enviar (en ese orden de importancia) mayor cantidad de datos por segundo, abriendo todo un mundo de posibilidades.
Y además de eso, es la siguiente evolución en los standares de teléfonos móviles. Pero para ver por qué se llama 3G, tenemos que darle un vistazo a qué demonios es 1G, y 2G. Por supuesto, de manera simplificada.
La G, como habrán podido deducir, nos habla de generación. La primera generación (1G) de celulares data del nacimiento de los mismos, cuando estaban bajo una señal análoga. La más importante característica era, pues, simplemente que eran teléfonos móviles. Ya no estábamos amarrados al hogar, o a una línea fija. Un tremendo salto, a decir verdad.
La segunda Generación (2G), trajo consigo algo bastante importante: el cambio de redes analógiccas, a digitales. Aparte de la posibilidad de encriptar y comprimir digitalmente llamadas, y reducir el tamaño de los aparatos, lo que trajo el 2G es la posibilidad de transmitir datos, empezando, por supuesto, con los SMS, o mensajes de texto. Esta fue precisamente la causa de la desaparición de los beepers / pagers; esos servicios de una sóla vía que nos daban una casilla, y nos permitía recibir mensajes de texto.
Aquí es donde empiezan a desarrollarse también los servicios de paquetes de datos móviles, como el GPRS y EDGE, que permiten al usuario utilizar al teléfono más que como un simple teléfono, sino también como un dispositivo para estar conectado a la web. La velocidad del mismo, sin embargo, es deficiente. Las tecnologías que salieron para el 2G, fueron dos: GSM y CDMA, siendo GSM la más adoptada alrededor del mundo
En el intermedio, salió la 2.5G, utilizada por el primer iPhone, por ejemplo, en donde se trajeron algunas características del nuevo 3G, como mayor velocidad en transmisión de datos.
Y entonces, llegamos a hoy, con el 3G, o tercera generación. Como lo resumimos al inicio, “es más rápido”. Y por ende, nos permite hacer muchas cosas más. De hecho, con el advenimiento del 3G,debemos dejar ya de pensar en un standard sólamente para móviles, sino en una alternativa también para conexiones a la web a través de torres celulares, pues se espera un enorme crecimiento en la velocidad de conexión.
Ventajas del 3G
Podemos estar hablando, entonces, en una alternativa a los ya conocidos tipos de conexión como adsl o cable, para utilizar un modem 3G y poder conectarnos a la web sin necesidad de buscar un “enchufe”, o un hotpost de WiFi.
· En una red 3G es posible hablar y transmitir datos simultáneamente
· Permite internet, tv móvil y videollamadas
· Alcanza velocidades de transmisión de datos hasta 2 mb/s
· Tecnología de transmisión de datos: W-CDMA
Recuerdan el video del celular en Japón? Ese es un buen ejemplo de lo que se puede conseguir, con una mayor velocidad en transmisión de datos en un teléfono; desde video llamadas, a ver televisión, a básicamente reemplazar en sí una conexión “normal” a la web.
La gran ventaja, es que la adopción del 3G por parte de las compañías, es bastante sencilla, pues WCDMA (una tecnología 3G, de las dos disponibles) es compatible con redes GSM (las que, como dijimos en un comienzo, son las que predominan en el mundo); por lo tanto, de no encontrar señal 3G, el teléfono puede regresar a la red GSM sin problemas, y vice-versa.
Antecedentes del 3G
Desde el nacimiento de la red 2G, la tecnología digital pronto nos mostraria la necesidad cada vez mayor del envío de datos en los dispositivos móviles. Por esta razón se han ido desarrollando mejoras o extensiones en el sistema GSM para lograr una tasa de datos pueden incluso superar a conexiones de banda ancha fija.
En relación a la mejora de la red 2G, podemos recordar:
- 2.5G GPRS (General packet radio service) de hasta 114 Kbps.
- 2.75G E-GPRS (Enhanced GPRS) de hasta 384 Kpbs, también conocida como EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution).
A día de hoy las redes de telefonía móvil ofrecen tanto el servicio GPRS como el E-GRPS donde la tecnología 4G o 3G no está disponible. Dependiendo de la cobertura móvil del usuario éste podrá observar en su dispositivo las siglas que identifican a este par de tecnologías pre-3G.
Tecnología 3G
Las tecnologías de 3G son la respuesta a la especificación IMT-2000 de la Unión Internacional de Telecomunicaciones. En Europa y Japón se seleccionó el estándar denominado UMTS (Universal Mobile Telecommunication System), basado en la tecnología W-CDMA que posteriormente se comentará. UMTS está gestionado por la organización 3GPP, también responsable de GSM, GPRS y EDGE.
La velocidad de datos para la que se diseñó la nueva infraestructura varía mucho dependiendo de la operadora que realiza el despliegue, la cobertura, así como si nos encontramos en baja o alta movilidad. En cualquier caso, se estipula una orquilla máxima de entre 2 y 5Mbps en el mejor de los casos con la tecnología básica UMTS. Mejoras posteriores han permitido superar ampliamente esta velocidad en evoluciones del sistema 3G, conocidas como HSPA (High-Speed Packet Access) y que se discutirán en este documento.
Arquitectura UMTS
UMTS se ideó como mejora de gran capacidad para GSM. Esto significa que se realizan mejoras en la arquitectura original GSM, manteniendo algunos componentes de la red 2G sobre todo en el núcleo, y sustituyendo la red de acceso radio (nuevas antenas).
En relación al multiacceso o interfaz de radio, se sustituye el TDMA de GSM por la tecnología W-CDMA. Se trata de una versión para telefonía móvil de la multiplexación CDMA: multiplexación por división de códigos. La W de W-CDMA significa Wideband.
Reperesentación del multiacceso mediante CDMA.
Tecnología W-CDMA
Cada canal ocupa ahora 5Mhz, frente a los 200Khz del GSM y sus 8 usuarios límite. Éste canal se repartirá entre un número mucho más elevado de usuarios que oscilará entre 50 y 150 dependiendo de la eficiencia de la red.
Representación del uso del espectro en W-CDMA de UMTS.
La principal diferencia entre la transmisión TDMA del GSM y la W-CDMA del UTMS es que en este segundo caso todos los usuarios admitidos transmiten a la vez por el canal, codificando su señal con un código diferente por usuario y que será conocido por emisor y antena. Este código se conoce como Scrambling y podemos obtenerlo con la clase TelephonyManager:
telephonyManager = (TelephonyManager)getSystemService(Context.TELEPHONY_SERVICE);
GsmCellLocation cellLocation = (GsmCellLocation) telephonyManager.getCellLocation();
psc = cellLocation.getPsc();
La separación en el medio de transmisión se consigue porque antes de ser transmitida, la señal se multiplica bit a bit por el código único que la va a identificar. Tendremos lo que se conoce como señal ensanchada. La forma de recuperar una información concreta de entre todas las que se están transmitiendo simultáneamente en el canal W-CDMA de 5 Mhz es volver a multiplicar la señal ensanchada por el mismo código que empleó el transmisor. Esta operación hace que se recupere el flujo binario original. El resto de señales que han sido transmitidas con otros códigos distintos al que se quiere recuperar permanecen ensanchadas y se comportan como ruido.
En WCDMA, existen además dos modos de operación:
- TDD: En este método bidireccional, las transmisiones de los enlace subida y bajada son transportadas en la misma banda de frecuencia usando intervalos de tiempo (intervalos de trama) de forma síncrona. Así los intervalos de tiempo en un canal físico se asignan para los flujos de datos de transmisión y de recepción.
- FDD: Los enlaces de las transmisiones de subida y de bajada emplean dos bandas de frecuencia separadas. Un par de bandas de frecuencia con una separación especificada se asigna para cada enlace.
La elección de W-CDMA como tecnología de multiplexación tiene una ventaja adicional para las operadoras, pues no requiere de una planificación de frecuencias previa, al emplear todas las celdas la misma banda. Además, en las redes UMTS se posibilitará el denominado Soft-Handover. En este caso, durante el proceso de traspaso el móvil estará conectado mediante un canal a la estación base de origen y mediante otro canal a la estación base de destino. Durante dicho proceso, la transmisión se realiza en paralelo por los dos canales, es decir, no se produce interrupción del enlace. Con dicho sistema se asegura una conexión con la estación base de la nueva celda antes de cortar con la conexión antigua. Este sistema proporciona mucha fiabilidad frente al handover original. Otros de los cambios que encontramos es en la técnica de modulación empleada que será QAM.
En relación a los elementos presentes en una red UMTS, contamos con tres elementos principales:
- UE (User Equipment). Se compone del terminal móvil y su módulo de identidad de servicios de usuario/suscriptor (USIM) que se corresponde con la tarjeta SIM.
- UTRAN (Red de acceso radio). La red de acceso radio proporciona la conexión entre los terminales móviles y el Core Network. En UMTS recibe el nombre de UTRAN (Acceso Universal Radioeléctrico Terrestre) y se compone de una serie de subsistemas de redes de radio (RNS) que son el modo de comunicación de la red UMTS. Un RNS es responsable de los recursos y de la transmisión - recepción en un conjunto de celdas y está compuesto de un RNC y uno o varios nodos B. Los nodos B son los elementos de la red que se corresponden con las estaciones base (antenas). El controlador de la red de radio (RNC) es responsable de todo el control de los recursos lógicos de una estación base.
- Core Network (Núcleo de la red). El núcleo de red incorpora funciones de transporte y de inteligencia. Las primeras soportan el transporte de la información de tráfico y señalización, incluida la conmutación. También incluye la gestión de la movilidad. A través del núcleo de red, el UMTS se conecta con otras redes de telecomunicaciones, de forma que resulte posible la comunicación no sólo entre usuarios móviles UMTS, sino también con los que se encuentran conectados a otras redes de voz o datos.
Representación de la arquitectura UMTS.
Equipos del nucleo de la red
En el núcleo de la red nos encontramos diferentes elementos. Por un lado tenemos el MSC (Mobile Switching Center) para servicios de voz (conmutación de circuitos). Por otro lado contamos con el SGSN(Serving GPRS Support Node) y el GGSN (Gateway GPRS Support Node) para la conmutación de paquetes presente en el envío de datos.
Elementos físicos presentes en la arquitectura UMTS.
El SGSN es el equipo responsable de la entrega de paquetes de datos desde y hacia las estaciones móviles dentro de su área de servicio. Sus tareas incluyen el enrutamiento de paquetes, gestión de la movilidad (conexión / desconexión y la gestión de la ubicación), gestión de enlace lógico, así como la autenticación.
Equipo SGSN de la marca Ericcson.
El GGSN es responsable de la interconexión entre la red 3G y la red de conmutación de paquetes externa, como puede ser Internet. El GGSN se comporta como un router o pasarela, para que el usuario pueda enviar y/o recibir datos de/hacia el exterior. Cuando el GGSN recibe datos dirigidos a un usuario específico, comprueba si el usuario está activo. En este caso, el GGSN reenvía los datos al SGSN que sirve al usuario móvil.
Equipo GGSN de Cisco.
HSDPA (3.5G)
La tecnología HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), también denominada 3.5G, es la optimización de la tecnología radio de UMTS, que consiste en aumentar la velocidad de descarga (entre 7.2 y hasta 14,4 Mbps) mediante la incorporación de un nuevo canal compartido en el enlace descendente (downlink) y mejorando la técnica de modulación de la señal. En este sentido, se hace uso de un esquema de modulación y codificación que cambia en función de cada usuario, dependiendo de la calidad de la señal y el uso de células.
HSUPA (3.75G)
HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access) es un protocolo de acceso de datos para redes de telefonía móvil con alta tasa de transferencia de subida (de hasta 7,2 Mbit/s). Se corresponde con la tecnología 3.75G y es una mejora del estandar HSDPA aplicando las mismas técnicas en el canal ascendente, es decir, el uso de un nuevo canal compartido y la mejora de la modulación.
HSPA+ (3.8G, 3.85G)
HSPA+, también conocido como Evolved HSPA (HSPA Evolucionado), es un estándar de telefonía móvil para alcanzar velocidades de hasta 42 Mbps de bajada y 11,5 Mbps de subida. Esta velocidad sólo se consigue si se emplea:
- Modulación 64QAM que requerirá una calidad de señal elevada para poder ser empleada. En este caso se hablará te tecnología 3.8G.
- Técnica multi-antena conocida como MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), mínimo de 2x2, donde se utilizan dos transmisores y dos receptores sobre la misma frecuencia para que el receptor pueda reconstruir la señal con mayor fiabilidad. Si a los 64QAM se une MIMO tendremos 3.85G.
Aun cuando las posibilidades de HSPA+ son elevadas, las velocidades presentadas representan picos teóricos que difícilmente se han llegado a alcanzar en las redes actuales. La velocidad teórica es un valor bruto que sólo se alcanza en las mejores condiciones, con una excelente señal de radio y sin apenas otros usuarios en la celda. La velocidad real se ve influida por el ancho de banda consumido por los protocolos, por las condiciones radioléctricas (nivel de cobertura), la cantidad de usuarios simultáneos y la saturación del enlace de la estación base con la red troncal de la operadora.
Representación de múltiple antena MIMO 2x2 en telefonía móvil.
En la siguiente tabla se muestra un resumen de las velocidades máximas alcanzables en las variantes de HSPA:
| Nombre | V. descarga | V. subida |
|---|---|---|
| HSDPA | 14,4 Mbps | 384 Kbps |
| HSUPA | 14,4 Mbps | 5,76 Mbps |
| HSPA+ | 28 Mbps | 11,5 Mbps |
| HSPA+ MIMO | 42 Mbps | 11,5 Mbps |
DISPOSITIVOS
D-link DIR-457 MyPocket
SOFTWARE
NOTICIAS
En 4 años, 3G será obsoleta y reinará 4G
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| El crecimiento sin precedentes de la banda ancha móvil el año pasado es testimonio de los miles de millones de dólares que los operadores móviles han invertido en redes de próxima generación |
El número de conexiones móviles 4G en todo el mundo ha superado las 1,000 millones de unidades y está en camino a ser un tercio de todas las conexiones móviles en 2020, según un estudio realizado por la GSMA .
El estudio fue difundido durante la jornada inaugural del Mobile World Congress ( MWC ) 2016 que se celebra en Barcelona y que tiene como lema “Móvil es todo”. Según el informe “Economía móvil” del GSMA , el mundo apunta a un cambio de tecnología de aceleración de redes de banda ancha móvil 3G a 4G a través de los mercados desarrollados y en vías de desarrollo.
El estudio calcula que la industria móvil ha contribuido con US$ 3,100 millones para la economía mundial el año pasado. Dicho monto equivale al 4.2% del Producto Bruto Interno ( PBI ) mundial. “La banda ancha móvil es ahora un fenómeno verdaderamente global, tenemos la ampliación de la conectividad y los servicios de alta velocidad a los ciudadanos en todos los rincones del mundo”, señaló Mats Granryd, director general de la GSMA .
Explicó que el crecimiento sin precedentes de la banda ancha móvil el año pasado es testimonio de los miles de millones de dólares que los operadores móviles han invertido en redes de próxima generación, servicios y espectro en los últimos años. La líneas 4G representaron 1,000 millones de los 7,300 millones de conexiones móviles alcanzados a finales de 2015. El número de conexiones 4G se duplicó en 2015, en gran parte como resultado del aumento en el despliegue de redes 4G en el mundo, principalmente en los países desarrollados.
