Ingeniería en Telecomunicaciones

Redes Telefónicas IITema: Técnicas de Acceso al Canal y Generaciones Celulares

Docente: Ing. Silvio Núñez

Hecho por:Luis Elliot Mena Narváez No. De Carnet 2008-22284

Eduardo Antonio Obando Jacamo No. De Carnet 2010-34801

David Mauricio Miranda No. De Carnet 2010-35321

Kelvin Rene Arana Orozco No. De Carnet 2010-34833

Grupo: 5T1N-T

Managua, 08 de Septiembre del 2014

Objetivos

Desarrollo

CDMA

Bajo la tendencia de las comunicaciones móviles actuales, ciertas definiciones se han vuelto algo características, por ejemplo, OFDM, TDM, FDM, OFDMA, TDMA, FDMA. Al ver estas siglas vemos que una letra “A” al final los diferencia gramaticalmente, pero ¿tecnológicamente es lo mismo?

De hecho no, al poner una “A” al final de cada tecnología estamos describiendo la forma en que una tecnología hace uso del espectro radioeléctrico, debido a que en comunicaciones móviles muchos usuarios solicitan recursos a una estación base, es por ende la necesidad de las estaciones bases poder administrar su ancho de banda espectral con la mayor calidad de servicio hacia el usuario final.

En nuestro caso tomaremos las tecnología de acceso CDMA usada primordialmente en los Estados Unidos de America.De una manera muy ligera definiremos que TDMA usa la división de slots de tiempo para poder transmitir, en otras palabras asigna a cada usuario simultaneo una microfraccion de todo el espectro asignado, y asi va asignando pequeños espacios a cada usuario.En contraste FDM toma una pequeña porción de su banda espectral y se la asigna a cada usuario con su debida separación para evitar interferencia.Mientras que CDMA usa una lógica un poco diferente, su mayor implementación viene del uso

de códigos como su nombre lo recalca.Una analogía de CDMA es tener una habitación llena de personas que hablan diferentes idiomas, lo cual implica que solo las personas que hablen el mismo idioma se podrán comunicar mientras que el resto solo lo tomara como ruido, esto es básicamente el funcionamiento de CDMA que hace que cada móvil y BS hablen bajo un mismo código (idioma).

El funcionamiento de CDMA se basa en crear una secuencia de pequeños intervalos llamado chips,típicamente de entre 46 o 128 chips por bit.Estos chips serán únicos entre cada móvil y también tendrán que ser ortogonalizados entre ellos, para que al realizar el producto interno entre ellos tengamos un resultado de 0, como lo conceptualizo matemáticamente el método de Codigos de Walsh. El cual demuestra que si el recepto conoce con anterioridad el código(chips) del móvil, aunq en el medio se encuentren 6 señales(codigos) el podrá eliminar las que no le interesan y extraer solo señal en cuestión, esto se cumple si y solo si todos los chips(códigos únicos asignados a los móviles) son ortogonales entre ellos.

Ventajas

No requiere bandas o tiempos de guarda No requiere reuso de frecuencias (Factor de Reuso = 1) Si un móvil no manda mensajes, reduce la interferencia en el sistema

Desventajas

Muy afectado por la Multitrayectoria Requiere Sincronización de todos los Usuarios, debido a que una señal

reflejada ya no es ortogonal Requiere un Estricto control de Potencia, debido a que si un usuario recibe

más potencia de lo que necesita, causara interferencia El ancho de banda disponible es directamente proporcional a valor “n ” de

los códigos(chips ) Teniendo en cuenta todas estas características propias, hay otro detalle a

remarcar es el hecho que la tecnología pertenece a su mayoría a la empresa Qualcom, y esto crea un debate abierto en cuestión de capacidad, ya que en dependencia de a quien se le pregunte este dará una respuesta diferente entre el dilema de TDMA,CDMA y FDMA.

Aplicación

CDMA fue de amplio uso en Estados Unidos, además su mayor auge fue cuando este se estandarizo a través de su evolución WCDMA en el estándar de comunicaciones 3G, ya que todas las tecnologías pertenecientes a la era 3G plantean un uso de CDMA, no obstante para las redes 4G CDMA fue descartado.

2.5G

2.5G, que significa "segunda generación y media," es una tecnología inalámbrica celular desarrollado en medio de su predecesor, 2G, y su sucesor, el 3G.

GPRS es un servicio comúnmente asociado con la tecnología 2.5G. Cuenta con velocidades de transmisión de datos de 28 kbps o más. GPRS se produjo después de la elaboración del Sistema Global para Moviles servicio (GSM), que se clasifica como la tecnología 2G, y fue sucedido por el desarrollo del móvil Servicio Universal de Telecomunicaciones (UMTS), que se clasifica como la tecnología 3G.

Muchos de los proveedores de servicios de telecomunicaciones se han movido a redes 2.5G antes de entrar masivamente a la tercera generación.

La tecnología 2.5G es más rápida y más económica para actualizar a 3G.

La generación 2.5G se caracteriza por el aumento de la velocidad en la transmisión de datos utilizando redes de conmutación de paquetes.

Principales Servicios Básicos de transmisión de voz (2.5 G)

Arquitectura de las redes 2.5G

GPRS representa un desarrollo de red de GSM. Los nuevos elementos pueden ser integrados fácilmente en las redes existentes, en muchos casos requiriendo una actualización de software.

CDMA 2000 1x también es una red de actualización CDMA. Se requiere tarjetas de canales nuevos 1xRTT y versiones posteriores de CDMA con servidores Autenticación, Autorización y Contabilización(AAA) y nodos servidores de paquetes de datos (PDSN), como parte de una infraestructura de una red IP móvil.

Los nodos de red mas importante en la redes Gsm son existente son :

SGSN (Nodo de Soporte GPRS).

GGSN (Nodo de Soporte de Pasarela GPRS).

El nodo de soporte GPRS de servicio (SGSN) es responsable de encaminar la conmutación de paquetes de datos hacia y desde las estaciones móviles (MS) dentro de su área de responsabilidad. Las principales funciones del SGSN son el enrutamiento de paquetes y la transferencia, móvil unir y separar procedimiento (Gestión de la Movilidad (MM)), gestión de la ubicación, la asignación de canales y ranuras de tiempo (Gestión de Enlace Lógico (LLM)), la autenticación y la carga para las llamadas. Almacena la información de la ubicación del usuario (como la ubicación actual, VLR actual) y el perfil de usuario (como direcciones IMSI utilizados en las redes de paquetes de datos) de los usuarios registrados en su registro de localización.

El nodo de soporte de pasarela GPRS (GGSN) actúa como interfaz entre la red troncal GPRS y la red de paquetes de datos externa (PDN). Convierte el paquete GPRS procedente del SGSN en el formato adecuado del protocolo de datos por paquetes (PDP) (es decir, X.25 o IP) antes de enviar a la red de datos externa.

Características de las redes 2.5

Las velocidades de datos en GPRS están alrededor de 171,2 Kbps.

Las velocidades de transmisión más comunes en GPRS están en el orden de 40 a 60 Kbps.

En CDMA2000 1x, las velocidades de transmisión están alrededor de 70 y 80 Kbps.

EDGE tiene capacidad de transmisión en velocidades alrededor de 384 Kbps (8PSK).

Telefonía móvil 3G

3G se refiere a las tecnologías relacionadas con las comunicaciones inalámbricas y más a menudo se asocia con los teléfonos celulares. El uso popular del término 3G, como "un teléfono 3G", se refiere a los tipos de teléfonos móviles equipados con el acceso a una red de datos inalámbrica usando los estándares 3G. Los teléfonos celulares y otros dispositivos habilitados para Internet que utilizan la tecnología inalámbrica 3G son percibidos como que alcanzan velocidades más altas al navegar por la Web, descargar archivos o realizar otras tareas relacionadas con Internet inalámbrica. Técnicamente, 3G significa tercera generación y se refiere a la tercera generación de normas relacionadas establecidas por la UIT o International Telecommunication Union (Unión Internacional de Telecomunicaciones). La familia incluye tecnologías reconocidas

por los consumidores tales como GSM EDGE y WiMAX. El 3rd Generation Partnership Project (3GGP) ha tomado un papel activo en el establecimiento y la promoción de los estándares 3G con el fin de aumentar el beneficio de las tecnologías 3G para los consumidores.

3G (o 3-G) es la abreviación de tercera-generación de transmisión de voz y datos a través de telefonía móvil. Aunque la definición técnicamente correcta es UMTS (Universal Mobile Telecommunications Service. Servicio Universal de Telecomunicaciones Móviles)

Se implementa en los teléfonos móviles multimedia para dar cabida a capacidades de acceso a Internet Los servicios asociados con la tercera generación proporcionan la posibilidad de transferir tanto voz y datos (una llamada telefónica o una videollamada) y datos no-voz (como la descarga de programas, intercambio de correos electrónicos, y mensajería instantánea), El gran ancho de banda permite a los usuarios experimentar las aplicaciones basadas en Web y archivos de audio y vídeo basados en el teléfono con funciones de fácil acceso

Actualmente la tecnología 3G es ofrecida por todas las operadoras de un tiempo hasta el día de hoy nos brindan la tecnología mediante modem USB sin la entera necesidad de adquirir un celular o dispositivo móvil, ya sea tablets, netbooks etc. En estos dispositivos es necesaria la tarjeta sim  para su uso, aunque generalmente el uso del número de teléfono móvil asociado a la tarjeta para realizar o recibir llamadas pueda estar bloqueado

Estándares 3G

Las tecnologías de 3G son la respuesta a la especificación IMT-2000 es el estándar global para la tercera generación de redes de comunicaciones inalámbricas 3G, definidas por un sistema de estándares de la Unión Internacional de Telecomunicaciones. IMT-2000 proporciona un marco para el acceso inalámbrico mundial uniendo los diversos sistemas de redes terrestres y satélitales. En Europa y Japón se seleccionó el estándar UMTS(Universal Mobile Telecommunication System),.basado en la tecnología W-CDMA. UMTS está gestionado por la organización 3GPP, también responsable de GSM, GPRS yEDGE.

Las IMT-2000 tienen por objeto aportar a las telecomunicaciones: Multimedios móviles de alta calidad a un mercado de masa mundial, sobre la base de una serie de interfaces especificadas en la norma UIT.  Las IMT-2000 comportan un carácter GLOBAL con aplicaciones MULTIMEDIO.  A este tipo de sistemas y servicios se los ha denominado de tercera generación o 3G, por oposición a los de primera y segunda generación, (1G - Analógicos y 2G- Digitales).  Uno de los atributos más importantes de las IMT-2000 es la capacidad de itinerancia mundial con un sólo terminal de bajo costo, lo que permitirá al público tener: “Acceso móvil a servicios multimedia personalizados, en cualquier parte, en cualquier momento”, prácticamente equivale a hacer cualquier cosa, en cualquier momento y en cualquier lugar, en el contexto de las telecomunicaciones cotidianas. 

Durante la Conferencia Administrativa Mundial de Radiocomunicaciones CAMR-92, se atribuyeron las bandas 1885 - 2025 MHz y 2110 - 2200 MHz para su utilización a nivel mundial, por las administraciones que desearan introducir las IMT-2000, sin excluir su utilización por otras bandas a las que estén atribuidas. Estas bandas se conocen como par 1,9 / 2,1 GHz. Durante la Conferencia Administrativa Mundial de Radiocomunicaciones, CAMR-2000, celebrada en Estambul, se atribuyeron adicionalmente para su utilización a nivel mundial, por las administraciones que desearan introducir las IMT-2000, las siguientes bandas: 806 - 960 MHz, 1 710 - 1 885 MHz, y 2 500 - 2 690 MHz.  El proceso de armonización de las nuevas bandas (y de éstas con las bandas iniciales) es tratado en el seno del Grupo de Estudio 8F de la UIT-R.

 Posteriormente, en la Conferencia Mundial de Radiocomunicaciones de 2007, CMR-2007, celebrada en Ginebra, Suiza, se identificaron para las IMT, las siguientes bandas de frecuencias: banda de  450 a  470 MHz y banda de  698 a  806 MHz.

El 3rd Generation Partnership Project se estableció para desarrollar y promover un conjunto de especificaciones técnicas e informes técnicos para las tecnologías 3G. El 3GPP se centró inicialmente en los estándares para un sistema de comunicaciones móviles basadas en redes GSM y las tecnologías de acceso de radio relacionadas. El 3GPP sirve como un intermediario independiente entre los grupos de proveedores que tienen que trabajar juntos para crear tecnologías con 3GP habilitado útiles para los consumidores, tales como los proveedores de red, los proveedores de servicios inalámbricos, y los fabricantes de telefonía celular y dispositivos móviles.

Evolución del 2G al 3G

Las redes 2G se construyeron principalmente para datos de voz y transmisiones lentas. Dados los cambios rápidos en las expectativas de los usuarios, no cumplen las necesidades inalámbricas de la actualidad. La evolución del 2G al 3G puede subdividirse en las siguientes fases:

De 2G a 2.5G De 2.5G a 2.75G De 2.75G a 3G

El primer gran paso en la evolución al 2G ocurrió con la entrada del Servicio General de Paquetes vía Radio (GPRS - General Packet Radio Service). Los servicios de los móviles relacionados con el GPRS se conviertieron en 2.5G.

El GPRS podía dar velocidad de datos desde 56 kbit/s hasta 114 kbit/s. Puede usarse para servicios como el acceso al protocolo de aplicaciones inalámbricas (WAP - Wireless Application Protocol), servicio de mensajes cortos (SMS - Short Messaging Service), sistema de mensajería multimedia (MMS - Multimedia Messaging Service), y para servicios de comunicación por Internet como el email y el acceso a la web. La transmisión de datos GPRS es normalmente cobrada por cada megabyte transferido, mientras que la comunicación de datos vía conmutación de circuitos tradicional es facturada por minuto de tiempo de conexión, independientemente de si el usuario está realmente usando la capacidad o si está parado.

El GPRS es una gran opción para el servicio de intercambio de paquetes, al contrario que el intercambio de circuitos, donde una cierta calidad de servicio (QoS) está garantizada durante la conexión para los no usuarios de móvil. Proporciona cierta velocidad en la transferencia de datos, mediante el uso de canales no usados del acceso múltiple por división de tiempo (TDMA). Al principio se pensó en extender el GPRS para que diera cobertura a otros estándares, pero en vez de eso esas redes están convirtiéndose para usar el estándar GSM, de manera que el GSM es el único tipo de red en la que se usa GPRS. El GPRS está integrado en el lanzamiento GSM 97 y en nuevos lanzamientos. Originariamente fue estandarizado por el Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI), pero ahora lo está por el 3GPP.

Características de 3G

Las características de la tecnología 3G que son significativas para los consumidores se dividen en dos grandes categorías. La primera es la tasa de datos, que se refiere a la velocidad en la que los dispositivos 3G pueden transferir datos a través de las redes 3G. Los teléfonos celulares y dispositivos relacionados pueden acceder a Internet con regularidad y son capaces de reproducir música y visualizar videos. Dado que el tamaño de los archivos de video y el audio puede ser muy grande, mayores velocidades de transferencia de datos para los archivos que se descargan de Internet ofrecen una mejor experiencia al usuario. El segundo conjunto de características 3G se refiere a la seguridad. Ya que los consumidores pueden enviar y recibir información confidencial desde sus teléfonos celulares, la seguridad de las comunicaciones inalámbricas es esencial. Las características de seguridad 3G pretenden hacer frente a esa necesidad.

Relación con 2G

La anterior generación de estándares para servicios inalámbricos, 2G, soportaba bajas tasas de transferencia de datos que se adaptaban principalmente para servicios de voz. Esto refleja el estado y las necesidades de las generaciones anteriores de teléfonos celulares y dispositivos móviles que no estaban conectados a Internet. El estándar 2G evolucionó gradualmente con el lanzamiento de los estándares 2.5G y 2.75G antes de que la UIT implementara el conjunto ampliamente aceptado de estándares 3G.

Relación con 4G

Como aumentan las expectativas de los consumidores en relación con el rendimiento de los teléfonos móviles y dispositivos similares al conectarse a Internet, la tecnología de los dispositivos también aumenta. Debido a que los dispositivos se vuelven capaces de desempeñar funciones de alto rendimiento, tales como la reproducción de videos más grandes y de mayor definición con audio de mayor calidad, la necesidad de tasas de transferencia de datos que soporten archivos multimedia más grandes y de mayor calidad, aumenta. No hay un estándar 4G de la UIT preparado. El consorcio 3GPP está tratando de acelerar la creación de los estándares 4G.

Seguridad

Las redes 3G ofrecen mayor grado de seguridad en comparación con sus predecesoras 2G. Al permitir a la UE autentificar la red a la que se está conectando, el usuario puede asegurarse de que la red es la intencionada y no una imitación. Las redes 3G usan el cifrado por bloques KASUMI en vez del anterior cifrador de flujo A5/1. Aún así, se han identificado algunas debilidades en el código KASUMI.

Además de la infraestructura de seguridad de las redes 3G, se ofrece seguridad de un extremo al otro cuando se accede a aplicaciones framework como IMS, aunque esto no es algo que sólo se haga en el 3G.

Ventajas y desventajas de 3g

Ventajas

Permite el acceso permanente al Internet en casi cualquier sitio. Permite acceso de información en casi cualquier parte de la ciudad donde se

tenga cobertura. Posee una mejor calidad y fiabilidad, una mayor velocidad de transmisión de

datos y un ancho de banda superior lo que permite tener video llamadas. Correo electrónico: Permite convertir los teléfonos celulares en oficinas móviles

para recibir y enviar mensajes Juegos: Permite hacer de los teléfonos celulares centros de entretenimiento, al

descargar juegos del catálogo o de ciertas aplicaciones. Imágenes: Personalizar los teléfonos celulares con las mejores imágenes. Álbum fotográfico: Crear álbumes al tener la facilidad de subir fotos e imágenes

en Internet para después bajarlas a los teléfonos o enviarlas al e-mail de amigos y familiares.

Centro de noticias: Las noticias más importantes del mundo directamente en los teléfonos celulares.

Fotos: Los teléfonos celulares brindan las funciones de una cámara portátil, y mejor aún ya que permite no sólo tomar fotografías, sino también enviarlas.

Videos: Próximamente los usuarios de equipos 3G tendrán también la oportunidad de bajar, ver y enviar a través de sus teléfonos celulares, los videos de su preferencia.

La transmisión de voz tiene una calidad equiparable a la de las redes fijas.

Desventajas

El alto costo de los teléfonos compatibles con tecnología 3G, es decir, que las licencias de servicios 3G son caras, además de que existen diferencias en las condiciones de cada licencia.

La velocidad de transferencia de datos varía de acuerdo a la cobertura, a menor cobertura, disminuye la intensidad de datos que se pueden transferir.

El costo de infraestructura de la tecnología 3G es elevado. La falta de total cobertura, puesto que se trata de un servicio relativamente

nuevo. Los altos costos de renta del servicio, ya que varios usuarios no emplean

todos los servicios que la tecnología 3G provee. Dado que la tecnología crece a pasos agigantados, esta tecnología puede

ser sustituida por otra rápidamente. Algunos usuarios con servicios 3G no son capaces de tomar un estándar y

verificar si la velocidad que se especifica es cumplida; de manera que esto ayuda a que varias velocidades sea vendidas como 3G aunque no lo sean, ya que ni siquiera la ITU ha especificado claramente la velocidad mínima o qué modos de interfaz equivalen a un 3G.

La velocidad en la transferencia de datos disminuirá si el dispositivo se encuentra en continuo movimiento.

Elevada Tasa de absorción específica (SAR) Elevada Latencia respecto a la que se obtiene normalmente con servicios

ADSL. La Latencia puede ser determinante para el correcto funcionamiento de algunas aplicaciones del tipo cliente-servidor como juegos en línea

Conclusión

Bibliografía

Libros

(1). Tanenbaum, Andrew S., “Computer Networks ” , Prentice Hall , 5th

Ed.

ISBN-13: 978-0-13-212695-3 (alk. paper)

Websites

{1}. http://www.cs.ucsb.edu/~almeroth/classes/W03.595N/papers/wcdma-

concepts.pdf

{2}. http://www.learn.geekinterview.com/it/wireless/what-is-2-5g-technology.html

{3}. http://www.cse.wustl.edu/~jain/cse574-06/ftp/cellular_security/#twog

{4}. Jacob Workman, Sam N. Austin, George N. Root Iii. (2013). Tecnología 3g. 09/2013, de Ehow en español Sitio web: http://www.ehowenespanol.com/historia-red-3g-sobre_422100/

{5}. Laura Monzon. (2010). Telefonia 3G. Jun, 25, 2010, de Universidad panamericana Sitio web: http://es.slideshare.net/lauramonzon/telefonia-3g

{6}. TeliaSonera. (2008). Telefonía móvil 3G. 2008/11/03, de Wikipedia Sitio web: http://es.wikipedia.org/wiki/Telefon%C3%ADa_m%C3%B3vil_3G

Porq el A ¿?

Diferenciar TDM FDM

CDMA lenguaje

Definir códigos

Anexos