Vivimos en una época en la que la vida sin nuestros teléfonos móviles parece, cuanto menos, muy inusual. Según un informe de Ericsson (Ericsson Mobility Report Nov 2019), en el tercer trimestre de 2019 había unos 8.000 millones de suscripciones móviles, lo que podría significar que en este mundo podríamos tener ya más suscripciones móviles que personas. A principios de la década de 1980, cuando todo comenzó, los teléfonos móviles eran más bien un artículo de lujo para aquellos de entre nosotros que necesitaban hacer llamadas telefónicas importantes mientras estaban en movimiento. Por aquel entonces todavía teníamos teléfonos fijos, pero la demanda de movilidad creció constantemente, pasando de la comunicación sólo por voz a principios de los 80 a prácticamente todos los modos de comunicación actuales. La aparición de los teléfonos inteligentes ha sido el verdadero cambio de juego que ha transformado nuestros teléfonos móviles en mini-ordenadores donde las llamadas de voz son sólo una de las muchas opciones disponibles.
Si bien la evolución de los dispositivos móviles puede haber sido una parte obvia, son los avances tecnológicos en el ecosistema general de las comunicaciones móviles los que han hecho todo esto posible. Las redes móviles han experimentado importantes mejoras para superar los principales retos en cuanto a capacidad, calidad y seguridad desde su creación. Han evolucionado continuamente desde la primera generación (1G) de redes móviles a principios de los años 80 hasta la quinta generación (5G) que tenemos hoy. Puedes saber más sobre la 5G en otro post pinchando en este enlace.
¿Las redes móviles siempre fueron digitales?
En el mundo actual, la palabra «digitalización» es utilizada con bastante frecuencia por los operadores móviles y otros proveedores de servicios de comunicación. Con las redes 5G ya disponibles que pueden digitalizar potencialmente muchas industrias, es difícil imaginar una época en la que las propias redes móviles no fueran digitales. La primera generación de redes móviles (1G) era analógica y empleaba el Acceso Múltiple por División de Frecuencia (FDMA) para la interfaz aérea que permitía la conectividad inalámbrica. La era digital de las redes móviles comenzó a principios de los 90 con la introducción de las redes de segunda generación (2G), más seguras. Las tecnologías clave que permitieron la 2G fueron el GSM (Sistema Global de Comunicaciones Móviles) y el D-AMPS (Sistema Digital Avanzado de Telefonía Móvil). Puede obtener más información sobre las redes digitales y analógicas consultando este post.
2G
La segunda generación (2G) de redes móviles introdujo dos nuevas tecnologías de acceso TDMA (Time Division Multiple Access) y CDMA (Code Division Multiple Access). Para simplificar, la tecnología de acceso es la que conecta un teléfono móvil a la red móvil enviando y recibiendo señales a través de la interfaz aérea de forma inalámbrica.
GSM fue el estándar más implantado en la segunda generación de redes móviles. Utilizaba una combinación de FDMA y TDMA para ofrecer servicios de comunicación móvil. En el GSM, el espectro de frecuencias disponible se divide primero en canales de frecuencias más pequeños y, a continuación, en franjas horarias. La banda de frecuencias original de las redes GSM era de 890 MHz a 915 MHz para el enlace ascendente y de 935 MHz a 960 MHz para el enlace descendente. Esta banda de frecuencias se conoce como banda primaria GSM o P-GSM. La banda GSM primaria se amplió posteriormente para añadir 10 MHz tanto al enlace ascendente como al descendente.
El GPRS o Servicio General de Radio por Paquetes fue una mejora de la red GSM existente con el fin de proporcionar servicios de datos móviles de manera eficiente. El GPRS podía ofrecer velocidades máximas en el enlace descendente de hasta 171,2 kbps. Más tarde, hubo otra mejora llamada EDGE (Enhanced Data for Global Evolution) que aumentaba las velocidades máximas de bajada a 384 kbps. GPRS y EDGE se denominan a veces 2,5G y 2,75G respectivamente. Puede obtener más información sobre el GSM en nuestro post dedicado al GSM haciendo clic aquí.
Aún hoy, después de casi 30 años de su primera introducción, se pueden conseguir teléfonos GSM. Si usted piensa en GSM desde una perspectiva celular, entonces usted es mejor conseguir cualquier teléfono inteligente que soporta 2G/3G/4G. Pero si piensas en el GSM como una alternativa a tu teléfono fijo, todavía puedes conseguir un teléfono GSM de buen aspecto y utilizarlo como teléfono de casa para las llamadas de voz. Hay un teléfono GSM de Easyfone que viene con una base de carga y parece casi un teléfono inalámbrico. Como es un teléfono GSM, puedes llevarlo fuera de casa e incluso viajar con él sin preocuparte de perder la conexión siempre que haya cobertura GSM. Puede encontrar este teléfono en el sitio web de Amazon aquí o en el sitio web de Amazon UK aquí.
D-AMPS o Digital AMPS era el otro estándar 2G que también utilizaba una combinación de FDMA y TDMA para la interfaz aérea. El calendario de D-AMPS fue similar al de GSM, es decir, a principios de la década de 1990. El D-AMPS utiliza la misma banda de frecuencias para la comunicación que su homólogo de 1G, el AMPS (Sistema de Telefonía Móvil Avanzada), que es de 824 MHz a 894MHz. Puede obtener más información sobre D-AMPS y AMPS en nuestro post dedicado aquí. Durante el mismo periodo, se introdujo una tercera tecnología llamada Interim Standard 1995 (IS-95) que utilizaba CDMA (Acceso Múltiple por División de Código) para la interfaz aérea. Los detalles de IS-95 se pueden encontrar en nuestro post dedicado a este tema aquí.
3G
Hubo dos vías clave para la tercera generación de redes móviles (3G) y ambas se basaron en el Acceso Múltiple por División de Código (CDMA). La primera vía fue la de los Sistemas Universales de Telecomunicaciones Móviles (UMTS), que se utilizó para migrar las redes GSM a la 3G. La otra vía fue CDMA2000, que permitió a IS-95 (cdmaOne), así como a D-AMPS, migrar a 3G.
UMTS se basaba en el Acceso Múltiple por División de Código de Banda Ancha (WCDMA) y podía ofrecer velocidades máximas de enlace descendente de hasta 2 Mbps. Dado que GSM, GPRS y EDGE utilizaban una tecnología de acceso radioeléctrico diferente, la migración a UMTS requería la actualización de las estaciones base radioeléctricas para soportar WCDMA. Las redes UMTS utilizaban el mismo enfoque de conmutación de paquetes que GPRS y EDGE y hacían uso de SGSN y GGSN en la red central para soportar los servicios de datos móviles. Dado que las redes UMTS se diseñaron para coexistir con las redes GSM, estaban bien integradas para garantizar que se pudieran realizar traspasos entre tecnologías (IRAT – Inter Radio Access Technology). La arquitectura de alto nivel de las redes UMTS basadas en WCDMA puede verse en el siguiente diagrama. Si le interesan los aspectos detallados del diseño de las redes WCDMA, le recomendamos que lea el manual de diseño de WCDMA en el sitio web de Amazon aquí o en el sitio web de Amazon UK aquí.
Para los clientes, esto significaba nuevos teléfonos móviles con capacidad 3G/UMTS que pudieran soportar la nueva tecnología de acceso, así como las nuevas frecuencias que empleaban las redes UMTS. Al igual que las tecnologías GPRS y EDGE se introdujeron como mejoras de GSM, HSPA (High-Speed Packet Access) se introdujo como mejora de las redes UMTS. Esta mejora se centró en aumentar aún más la velocidad de datos de las redes 3G. HSPA es una combinación de HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access). Puede ofrecer velocidades máximas de enlace descendente y ascendente de hasta 14,4 Mbps y 5,76 Mbps respectivamente. Con una nueva mejora en forma de HSPA+, estas velocidades han pasado a ser de 42 Mbps y 11,5 Mbps. Si necesita más información sobre HSPA y HSPA+, puede consultar nuestro post dedicado a este tema haciendo clic aquí.
Si desea obtener una visión resumida de las redes UMTS, consulte este vídeo de 3 minutos.
La migración a 3G de las otras dos tecnologías 2G D-AMPS e IS-95 siguió un camino diferente y utilizó CDMA2000. CDMA2000, también conocido como CDMA2000 1xRTT o IS-2000, es un sucesor del anterior estándar IS-95 (cdmaOne) y ofrece servicios móviles de tercera generación según lo especificado en IMT2000 (especificaciones de telecomunicaciones móviles internacionales para el año 2000). CDMA2000 es compatible con su predecesor IS-95, lo que hace que la actualización de IS-95 a CDMA2000 sea fácil y sin problemas. Utiliza el mismo ancho de banda de 1,25 MHZ y es tanto de conmutación de circuitos como de conmutación de paquetes. Al igual que HSPA se introdujo para mejorar las velocidades de datos en las redes UMTS, en CDMA2000 se introdujo una tecnología llamada EVDO (Evolved Data Optimized) para ofrecer mayores velocidades de datos. EVDO puede ofrecer velocidades máximas de bajada y subida de hasta 14,7 Mbps y 5,4 Mbps respectivamente. Si está interesado, puede consultar nuestro post dedicado a IS-95 y CDMA2000 haciendo clic aquí. También tenemos un post sobre EVDO que puedes encontrar aquí.
4G
La cuarta generación de redes móviles (4G) fue habilitada por una nueva tecnología llamada LTE que significa Long Term Evolution (de redes móviles). LTE es la vía de migración a 4G de las principales tecnologías 3G, como el Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles (UMTS) y CDMA2000. Otra tecnología, WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access), también puede ofrecer una vía de actualización a 4G, pero LTE ha sido la principal tecnología utilizada en todo el mundo para el despliegue de redes 4G.
A diferencia de GSM y UMTS, LTE utiliza tecnologías de acceso múltiple separadas para el enlace descendente (estación base a móvil) y el enlace ascendente (móvil a estación base). Emplea FDMA ortogonal (OFDMA) para el enlace descendente y FDMA de una sola portadora (SC-FDMA) para el enlace ascendente. LTE es mucho más eficiente que las anteriores tecnologías 3G, y también reduce la latencia en la transferencia de datos. Las velocidades de transmisión de datos que se pueden alcanzar dependen del tipo de LTE del que hablemos, pero se pueden alcanzar las siguientes velocidades máximas:
- LTE – hasta 300 Mbps en el enlace descendente
- LTE Advanced – hasta 1Gbps en el enlace descendente
- LTE Advanced pro – hasta 3 Gbps en el enlace descendente
Como estarás pensando, estas velocidades casi nunca son alcanzables en la vida real porque son velocidades máximas. Echa un vistazo a este post para conocer las velocidades medias reales que puedes conseguir con las redes 4G LTE.
Puedes aprender más sobre LTE en nuestro post dedicado haciendo clic aquí. Si buscas una referencia en profundidad sobre LTE Advanced, te recomendamos LTE-Advanced: A Practical Systems Approach to Understanding 3GPP LTE Releases 10 and 11 Radio Access Technologies. Puede encontrar este libro en el sitio web de Amazon aquí o en el sitio web de Amazon UK aquí.
Para resumir; GSM, UMTS y LTE representan las tecnologías de red móvil 2G, 3G y 4G respectivamente. GSM significa Sistema Global de Comunicaciones Móviles, UMTS significa Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles y LTE significa Evolución a Largo Plazo (de Redes Móviles). GSM utiliza TDMA y FDMA para su interfaz aérea, UMTS utiliza WCDMA, y LTE utiliza una combinación de OFDMA y SC-FDMA.
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