EVOLUCIÓN
TECNOLÓGICA DE LA 3ra GENERACIÓN (3G) Y SU APLICACIÓN EN VENEZUELA
Ing.
Edgar Alexander Chacón Rosales
e-mail: edgarchacon@hotmail.com
Resumen
El impacto generado por
Internet, y la creciente capacidad en ancho de banda para la transmisión de
archivos de variados formatos (texto, audio, voz y vídeo) a través de las
redes, ha hecho girar la mirada de la tecnología hacia terminales celulares
como el punto de acceso a la información más personal, sobrepasando las
aplicaciones actuales. Cobra más fuerza entonces la idea de una nueva
generación de dispositivos inalámbricos, con capacidades para realizar llamadas
de voz con cobertura planetaria, obtener y cargar información desde Internet,
recibir noticias desde un proveedor de contenidos, así como boletines con
despliegue de vídeo y audio en línea. Una maravilla del futuro, de transmisión
móvil de datos en altas velocidades, que se ha dado llamar la tercera
generación inalámbrica, o 3G. Venezuela no será una excepción para entrar en la
tecnología de 3ra generación, un mundo inalámbrico por venir. La apertura en
las comunicaciones producirá una creciente demanda y una saturación en las
bandas del espectro y con ello un desarrollo en materia de 3G. Compañías como
TELCEL, ERICSSON, etc., están preparadas para desarrollar 3G en nuestro país
por medio del Protocolo de Aplicaciones Inalámbricas (WAP), ampliando la banda
CDMA en el caso de TELCEL o utilizando SURPASS en el caso de SIEMMENS.
Palabras claves: 3G, WAP, CDMA2000
3x, Surpass, IMT-2000, TELCEL, ERICSSON, SIEMMENS.
Abstract
The
impact generated by Internet, and the growing capacity in bandwidth for the
transmission of an assortment of format files (text, audio, voice and video)
through the nets, has made to turn the look of the technology toward cellular
terminals as the access point to the most personal information, surpassing the
current applications. This enforces then the idea of a new wireless devices
generation, with capacities to accomplish voice calls with planetary coverage,
to obtain and to load information from Internet, to receive news from a
contents supplier, as well as bulletins with video and audio on line. This is a
marvel of the future, for mobile data transmission at high speeds that it has
been called the third wireless generation, or 3G. Venezuela will not be an
exception to enter the technology of 3th generation, a wireless world by
coming. In Venezuela, the opening in the communications will produce a growing
demand and a saturation of the bands of the spectrum and with this a further development
of 3G. Companies like Telcel, Ericsson, etc., are prepared to develop 3G in our
country by means of the Wireless Applications Protocol (WAP), widening the bandwidth
in CDMA in the case of TELCEL or using SURPASS in the case of SIEMMENS.
Key
Words: 3G, WAP, CDMA2000 3x, Surpass, IMT-2000, TELCEL, ERICSSON, SIEMMENS.
Introducción
Para el año 2005 se estima que en el
mundo exista cerca de 2.400 millones de abonados a sistemas de comunicación
celular. Esto significa que hoy existen menos de 10% de los usuarios que
demandarán este tipo de servicios en el mediano plazo. A par de esta tendencia,
la convergencia de tecnologías de la información y las comunicaciones han dado
paso a un gran números de nuevas aplicaciones que distan de las sencillas
modalidades de telefonía inalámbrica que brindaran los dispositivos analógicos
basados en estándares AMPS. En una segunda generación digital, hoy los teléfonos
celulares constituyen pequeñas unidades de información capaces de reconocer
comandos de datos en aplicaciones de agenda, directorio telefónico,
calculadora, entre otras.
En un intento por visualizar el
futuro, en 1985, la Unión Internacional de Telecomunicaciones planteó la
necesidad de un estándar común para hacer posible que cualquier lugar del mundo
obtuviera la posibilidad de comunicarse de manera móvil y con un mismo número:
el sistema IMT-2000 (Telecomunicaciones Móviles Internacionales) es un grupo de
especificaciones realizadas por la ITU con miras a unificar los estándares de
comunicaciones móviles de 3ra generación. Contiene los requerimientos mínimos
para su evaluación. Este fue el cimiento de lo que se puede denominar como 3G.
Sin embargo, lo que UIT quizás no previó es que razones de mercado, regulación
y tecnología, harían un poco compleja la definición de este parámetro común por
las comunicaciones inalámbricas globales. Es más, para mediados de los ochenta
nadie podría prever que esta necesidad mundial de conexión se vería aderezada
por la amplia difusión de Internet y la transferencia de datos por medio del
protocolo IP, que hace posible la transmisión en línea de voz, vídeo y audio.
Los mercados quieren explorar aún más estas capacidades y hacerlas llegar a
dispositivos móviles como a un teléfono celular.
Ante la correlación de fuerzas
tecnológicas referente a 3G, lo importante es reconocer que todas las opciones
suponen la necesidad de un acuerdo, aún más si se considera que en regiones como
Latinoamérica, específicamente un país como Venezuela la realidad del mercado
evidencia la convivencia de todas las tecnologías disponibles, y la lógica
supone que la 3G no puede exigir el reemplazo de la infraestructura
desarrollada en esta 2G de telefonía celular digital.
Desarrollo de tercera generación
De la forma que el acceso de radio
de segunda generación trajo capacidades de telefonía móvil al mercado en masa,
la tercera generación de acceso de radio introducirá valor que se extiende más
allá de la telefonía básica. El crecimiento general de la Internet ha creado
una base de mercado en masa para multimedia y servicios de información. El
desafío es de unir la cobertura de telefonía móvil y la base de usuario
asociada con la Internet y otras aplicaciones multimedia. Para hacer frente e
este desafío con éxito, el acceso de radio de tercera generación debe dar:
·
Gestión
multimedia flexible.
·
Acceso a
Internet.
·
Servicios
flexibles de portador.
·
Acceso por
paquetes de costo eficaz para servicio de mejor esfuerzo.
La mayor parte de los nuevos
servicios multimedia serán ofrecidos por medio de Internet. Una buena
característica del acceso de radio de tercera generación por esto da una
Internet móvil.
El acceso de radio de tercera
generación debe dar además cobertura de área completa, servicio de bit de un
alto máximo y cualquier tipo de mezcla de servicio.
Atributos de IMT-2000
Se clasifican en cuatro tipos:
1.
Tecnología:
·
144 kbps data
para móvil.
·
384 kbps data
para uso de peatones.
·
2 Mbps data
para portátil.
·
Alta eficiencia
espectral.
1.
Servicios:
·
Voz de alta
calidad.
·
Acceso a Internet-intranet.
·
Multimedia y
VAS.
·
Seguridad
comparable a PSTN/ISDN.
·
Roaming
nacional e internacional.
1.
Ambientes:
·
Vehicular.
·
Portátil.
·
Soporte para
estructura jerárquica de celdas.
1.
Integración de
redes:
·
Público-Privado.
·
Móvil-Terrestre.
·
Satélite.
·
Nuevo mecanismo
de cobro.
Asignación de espectro
El espectro es asignado de forma
distinta de acuerdo a la parte del mundo donde se encuentre dicha tecnología.
La disponibilidad de espectro varía mucho de operador a operador. En muchas
regiones del mundo se debe asignar nuevo espectro dentro de partes de la banda
de frecuencia IMT-2000 de 2 GHz como se define por la ITU. Europa asignará
1920-1980 MHz y 2110-2170 MHz para la operación de dúplex de división de
frecuencia (FDD), 1900-1920 MHz y 2010-2025 MHz para la operación de dúplex con
división en el tiempo (TDD). La asignación de espectro en los Estados Unidos es
distinta a la de Europa y Japón, ya que parte de la frecuencia de 2 GHz ya han
sido asignadas para uso de servicios de comunicación personal (PCS).
Aun cuando se ha reservado espectro
en ciertas partes del mundo para servicios IMT-2000, no significa que no se
puedan dar servicios similares en otras bandas. Por consiguiente podemos esperar
ver los siguientes desarrollos en el mercado:
·
A los
operadores se le asignará nuevo espectro o bandas pareadas(FDD) o no
pareadas(TDD):
·
Los operadores
migrarán el espectro existente de segunda generación, añadiendo apoyo para
servicios de tercera generación tal como ocurrirá en Venezuela.
Aplicaciones y servicio
La comunicación móvil está cambiando
el comportamiento de la sociedad. Los teléfonos móviles han llegado a ser un
accesorio de cada día para cientos de millones de personas. La aparición de la
tercera generación de la comunicación móvil hace entrar un verdadero cambio de
paradigma. Mientras que la comunicación móvil esta centrada actualmente en voz,
ofreciendo los beneficios de comunicación de voz de persona a persona en cualquier
parte y en cualquier momento, se está transformando rápidamente la telefonía
personal a un mercado en masa de servicios y terminales de multimedia móviles
personal. La comunicación móvil de tercera generación hará mucho más que traer
capacidades de voz a nuestros bolsillos. También hará que los servicios de
información se encuentren disponibles de forma instantánea, inclusive la
Internet, la Intranet y servicios de entretenimiento, por ejemplo un terminal
de tercer generación podría funcionar como una cámara de vídeo desde el cual
los usuarios finales pueden enviar postales electrónicas y recortes de vídeo.
Los usuarios finales podrán usar sus
terminales también como una herramienta para comercio electrónico móvil. El
usuario final tendrá esencialmente a un detallista en su bolsillo, con la
capacidad de reservar billetes, hacer transacciones bancarias, pagar las
cuentas de aparcamiento, comprar artículos de un distribuidor automático, etc.
La comunicación móvil de tercera generación introducirá también una manera más
potente, flexible y eficaz de hacer negocios. Los servicios multimedia móviles
y las soluciones de oficina móviles o sin hilos simplificará la realización de
empresas virtuales. Y de forma similar tendrán mayor importancia las
aplicaciones de comunicación de electrodomésticos a electrodomésticos o de
electrodomésticos a persona, mejorando mucho la seguridad y la eficacia.
La evolución de la comunicación
multimedia móvil se lleva por la demanda de una infraestructura fácil de usar y
aplicaciones-soluciones relacionadas con terminales.
En los años venideros se adaptarán
servicios basados en Internet e Intranet a la red sin hilos, donde estén
disponibles. Los siguientes servicios y aplicaciones dan cuerpo a las
capacidades de más alto valor de un sistema sin hilos de tercera generación:
·
Una gama
completa de servicios, de voz de banda estrecha a servicios multimedia de
tiempo real y banda ancha. Se espera que el tráfico de voz siga siendo una
aplicación importante y fuente de ingresos.
·
Apoyo para
datos en paquetes de alta velocidad.
·
Servicios
unificados de mensajes, tales como correo electrónico multimedia.
·
Aplicaciones
audio/vídeo de tiempo real, tales como video-teléfono, videoconferencias
interactivas, audio y música, y aplicaciones comerciales multimedia y
supervisión remota de seguridad.
·
Aplicaciones de
comercio electrónico móvil, tales como operaciones bancarias móviles y compras
móviles.
·
Aplicaciones de
oficina móvil: multimedia sin interrupciones para usuarios que se encuentran en
movimiento y en la oficina, servicios especializados y privado de radio móvil,
acceso a Intranet.
·
Nuevos
terminales portátiles y de tamaño de bolsillo apoyarán estas nuevas
aplicaciones multimedia.
Evolución de normas de radio móvil
Las normas digitales sin hilos de
hoy siguen evolucionando, especialmente en lo que se refiere a servicios de
valor añadido, capacidad, cobertura, calidad, costo, ancho de banda y servicios
de datos o multimedia. Cada norma celular principal está siendo desarrollada
para dar capacidades de cobertura completa hasta en regiones rurales y remotas.
Harmonización de normas
La industria global de
telecomunicaciones quiere reducir en general el número de normas móviles de
tercera generación, respetando al mismos tiempo las normas existente. La
industria, teniendo en cuenta lo anterior, ha hecho recientemente dos logros
importantes: la convergencia de TDMA/136 y GSM, y la convergencia de modos
CDMA.
La convergencia de TDMA/136 y GSM
comienza con la norma servicios generales de radio por paquetes, que crea una
arquitectura de núcleo de la red, y continua con EDGE, que unifica la red de
radio y terminales.
La convergencia de los modos CDMA
crea sólo una familia de acceso de radio de modos CDMA de tercera generación:
·
Modo WCDMA de
secuencia directa, dúplex por división de frecuencia.
·
Modo WCDMA de
secuencia directa, dúplex por división de tiempo.
·
Modo portador
múltiple CDMA.
·
La norma PDC
está evolucionando directamente al modo WCDMA-DS.
Para que puedan trabajar juntas las
dos normas o modos de tercera generación y las cuatros normas de segunda
generación, se debe dar funcionalidad de interoperabilidad al nivel de red, al
nivel de terminal y tasas de datos.
3G en Venezuela
En el caso de nuestro país Venezuela
y toda Latinoamérica, la transición a capacidades de tercera generación debe
estar basada en un camino de migración factible que define una forma de
integrar multimedia, conmutación por paquetes u acceso a radio de banda ancha a
los sistemas dominantes de segunda generación de hoy. Aun cuando las normas que
se usan en estos sistemas fueron definidas inicialmente en una base regional,
los cuerpos de normalización y los miembros de la industria de las
telecomunicaciones se han puesto completamente de acuerdo en un escenario
global armonizado para las normas de acceso de radio de tercera generación.
La llegada de la tercera generación
móvil se complicó y aunque nadie duda de su inminencia para mediados de la
próxima década, es muy interesante el camino que resta por recorrer. La
geopolítica de las comunicaciones inalámbricas pone tres opciones a la 3G,
promovidas por los tres mercados más importantes del planeta: Japón, Europa y
las Américas. Tenemos tres regiones diferentes, con mercadeos, requerimientos
regulatorios y tecnologías igualmente disímiles. Todas presionan por el
dominio, como ocurrió durante la primera generación de tecnologías celular
inalámbrica, y la actual segunda generación de tecnología digital, donde se
reparte entre estándares PCS, CDMA, TDMA y GSM.
El mercado venezolano de telefonía
celular ronda dos millones de suscriptores, y los expertos consideran que puede
alcanzar cinco millones en dos o tres años. Uno de los principales actores de
este sector es Telcel. Para esta empresa, en Venezuela existen las condiciones
para garantizar una rápida migración a la 3G. La misma prevé una continuación
del fuerte crecimiento en comunicación móvil, el número de abonados de Internet
se encuentra también en aumento.
Las normas de tercera generación
deben facilitar la migración eficaz de acceso de radio de segunda generación
para tener éxito. La introducción de multimedia a la comunicación móvil se
llevará a cabo de forma gradual al pasar el tiempo, principalmente en los países
de América Latina.
Así se debe atender a un plan de
migración paso a paso que comienza con el estado de los sistemas de segunda
generación de hoy.
Para Telcel, viendo la migración
hacia un estándar de banda ancha, resultaría sencillo implementar la 3G celular
sobre la tecnología CDMA de esta compañía, que ofrece canales de transmisión
por códigos diferentes. La ampliación de la banda en CDMA ocurre con la
incorporación de unidades portadoras (sistemas por donde viajan las
comunicaciones). Actualmente Caracas posee una portadora por donde hablan todos
los clientes que utilizan la tecnología digital, en la actualidad Telcel estar
por instalar una segunda y para mediados del año 2001 será posible instalar una
tercera. En ese momento sé esta en capacidad de montar una portadora de banda
ancha sobre los tres canales de banda estrecha, con lo que se podrá soportar y
prestar servicios de tercera generación.
Con esta migración tecnológica en
Venezuela y realizada en este caso por Telcel, además de las aplicaciones 3G
anteriormente mencionadas, 3G traerá nuevos servicios como la transferencia de
archivos, acceso a intranet desde dispositivos inalámbricos, manejo en línea de
órdenes de compra, aplicaciones de telemedicina, videoconferencias con
intercambio de documento. Pero el consumidor venezolano será quien determine la
regla donde la ingeniería y el diseño de productos se unifiquen en un trabajo
que será más rápido en función de la demanda.
Las operadoras de telefonía celular
tendrán que competir en el diseño de programas de servicio para cada grupo de
usuarios. Lo que va a determinar la supervivencia de cada compañía será su
capacidad de adaptación a las exigencias de todo un mundo por venir.
Telcel esta orientado a utilizar la
norma global de portadora múltiple como evolución de su tecnología hacia
capacidades de tercera generación y actualmente esta utilizando el sistema
operativo que dará funcionamiento a las aplicaciones anteriormente mencionados,
dicho sistema es el Protocolo de Aplicaciones Inalámbricas (WAP).
Portador múltiple
La especificación cdma2000 contenía
originalmente las variantes 1x, 3x y dispersión directa. Después de que se haya
terminado el trabajo de harmonización, se basará el portador múltiple global de
dispersión directa en WCDMA, poniendo así fin al trabajo en cdma2000 DS.
Esencialmente se especifican 1x y 3x de manera tal que es posible añadir una
solución de superposición de espectro.
Para usar la superposición de espectro
en servicios actuales IS-95, la señal de portadora múltiple (1x, 3x) deben mantener
también la ortogonalidad a los portadores IS-95 en el enlace descendente. Se
usa un portador de 1.25 MHz para 1x, sin embargo se han reforzado varios
aspectos de 1x para que sean más apropiados a los servicios de tercera
generación.
El uso de 3x triplica las
capacidades de ancho de banda de alcanzar las tasas de bits más altas que se
proyectan para el acceso de radio de tercera generación.
Esto se lleva a cabo con
multidifusión de la señal de banda ancha en tres portadoras de 1.25 MHz en el
enlace descendente. Para evitar una complejidad de terminal innecesaria
asociada con la transmisión de estos portadores, se usa también dispersión
directa para el enlace ascendente 3x.
En contraste con el modo de
dispersión directa, el modo de portador múltiple no usa un portador CDMA de
banda ancha en el enlace descendente. Los datos se convierten en vez de serial
en paralelo y se transmite en varias portadoras paralelas de CDMA en banda
estrecha, cada uno de los cuales tienen las mismas características que un
portador IS-95 de segunda generación.
La transmisión de enlace descendente
de portador múltiple facilita la superposición de un sistema de tercera
generación encima de un sistema de segunda generación IS-95. Aun cuando sea un
poco menos eficaz que el modo de dispersión directa, el modo de portador múltiple
permite a los operadores IS-95 con espectro limitado ofrecer servicios de
tercera generación.
El enlace ascendente del modo de
portador múltiple es similar al enlace ascendente del modo de dispersión
directa, o sea, que usa un portador de banda ancha. Sin embargo, comparando con
el modo de dispersión directa, el enlace ascendente del modo de portador
múltiple usa una tasa de chip algo más baja para corresponder con la tasa de
chip del enlace descendente del portador múltiple.
El modo 1x es banda estrecha
evolucionada IS-95 con ancho de banda de 1.25 MHz. La operación regular del
modo de portador múltiple usa tres portadoras en paralelo (3x), lo que
corresponde a un ancho de banda de 3.75 MHz aproximadamente. Debido a que cada
portador del enlace descendente del portador múltiple debe tener la misma característica
que un portador de enlace descendente IS-95, se necesita una estrecha
sincronización entre celdas, típicamente por medio de recepción de satélite de
posicionamiento global (GPS).
El modo de dispersión directa
consiste de portadores CDMA de banda ancha en el enlace ascendente y en el
enlace descendente. El modo de portador múltiple consiste de un portador CDMA
de banda ancha en el enlace ascendente y numerosos portadores paralelos de
banda estrecha CDMA en el enlace descendente. La tasa de chip de los portadores
en el enlace ascendente del portador múltiple es exactamente tres veces la de
los portadores de enlace descendente.
WAP
En la evolución de las redes de
Telecomunicaciones, una reciente estrategia de actuación y mercadeo es el de
dotar a los usuarios de "funcionalidad", de tal manera que
éstos puedan establecer una excelente comunicación independientemente del lugar
donde se encuentren.
Hoy en el mundo de las
comunicaciones inalámbricas específicamente en el de la telefonía celular se
está desarrollando toda una nueva tecnología denominada WAP.
El concepto de WAP, en el aspecto tanto histórico como
tecnológico es conocido como una amplia gamma de aplicaciones entre la que se
encuentra la multimedia y que permiten la comunicación de datos bajo tecnología
inalámbrica.
Características del WAP
·
Redes y Teléfonos
Inalámbricos.
·
Poseen
requisitos y necesidades específicas.
·
No están
direccionadas por las tecnologías actuales de redes.
·
Participación
Global para lograr las metas.
·
WAP permite
cualquier portadora de datos.
o
TCP/IP, UDP/IP, GUTS (IS-135/6), SMS, or USSD.
·
La Arquitectura
WAP.
o
Múltiples datos
de entrada en forma modular.
o
Entidad
totalmente compatible con Internet.
o
Toda la
información WML es accesible vía una solicitud HTTP 1.1.
·
WAP utiliza
lenguaje de programación estándar (XML).
·
Optimiza la
información y los protocolos en el enlace de RF.
·
Interfaces de
Usuarios.
o
Utilizan los
mismos equipos terminales.
o
Mercado de
equipos móviles ya abierto.
·
WAP utiliza
servidores HTTP 1.1.
o
Toma ventaja de
las tecnologías de programación ya desarrolladas.
o
CGI, ASP,
NSAPI, JAVA, Servlets, etc.
Conclusión
La sociedad de la información evolucionará
dentro de la próxima década a una economía conectada a una red global, un
desarrollo que está siendo formado por la convergencia de las tecnologías de
computación, comunicación y difusión. Por consiguiente, la tercera generación
de comunicación móvil permitirá a los usuarios finales de gozar de los
beneficios de datos e imagen o comunicaciones de video al estar en movimiento,
verdadera multimedia móvil.
La segunda generación de acceso
móvil está siendo reforzada para ofrecer acceso de radio de alta velocidad con
capacidad para multimedia.
El desafío inmediato para
suministradores y operadores es de dar una calidad de servicio eficiente de
tiempo real y comunicación fiable de área amplia usando técnicas avanzadas de
tercera generación.
En Venezuela y gracias a la apertura
en la comunicaciones gran cantidad de empresas tales como Ericsson y Movilnet están
uniendo esfuerzos para llevar a todos los venezolanos tecnología de tercera
generación cumpliendo así con los requisitos de multimedia y flexibilidad,
asignación de espectro y migración con éxito de sistemas de segunda generación.
Referencias
[1] PC WORLD Venezuela, 3G un mundo
inalámbrico por venir.
http://www.pcworld.com.ve/n26/articulos/3g.html
[2] Ernesto A. Díaz. Sistemas
Móviles de 3ra Generación. Marzo 2000.
http://www.comsoc.org/pubs/surveys/lq99issue/golmie.htmlhttp://www.cantv.com.ve/presentaciones/LUCENT%20TECHNOLOGIES%20-%20Ernesto%20Díaz-%20Sistemas3G_files/slide0007.htm
[3] Mats Nilsson. Normas de acceso
de radio de tercera generación. Revista Ericsson REVIEW. Marzo 1999.
[4]Ely Canelón, Ernesto González y
Jacqueline Olivera. Protocolo de aplicaciones inalámbricas. Seminario UCV.
Diciembre 1999.
[5]
Daniel Mahseredjian. TDMA IS-136. Seminario
UCV. Noviembre 1999.
Biografía
Edgar Alexander Chacón Rosales,
Ingeniero de Sistemas, de la Universidad Experimental Politécnica "Antonio
José de Sucre", Vice-Rectorado "Luis Caballero Mejías", egresado
en Diciembre de 1998. Actualmente desempeña el cargo de Jefe de Proyectos de
Automatización y Control de Procesos Industriales en el Laboratorio de
Alumbrado Público de la C.A. La Electricidad de Caracas.