Qué es la codificación de la voz
Codificar la voz consiste en transformar las ondas sonoras que la representan a otro tipo de representación que, aunque menos natural, sí resulta más adecuada para determinadas tareas. Veamos un posible ejemplo de codificación de voz : supongamos que disponemos de un ordenador que tiene conectado un micrófono, las ondas sonoras se pueden traducir a valores numéricos (que el ordenador puede almacenar) sin más que ir midiendo periódicamente el resultado de la excitación del micrófono. Posteriormente, los valores almacenados podrían utilizarse para excitar un altavoz, y así reproducir la voz.
La codificación también estudia, una vez que se ha transformado la señal de voz a otra representación, cuál es la mejor forma de tratar esa nueva representación para que el tratamiento de la información obtenida sea el óptimo.
En el siguiente apartado se estudia la historia de la investigación sobre codificación de voz.
Historia de los codificadores de voz
Hace unos cincuenta años que empezó la investigación en el campo de la codificación de la voz. El pionero fue Homer Dudley, que trabajaba en los laboratorios de la Bell Telephone. La motivación a esta investigación surgió por la necesidad de transmitir voz por los cables de telegrafía de pequeño ancho de banda. La idea del vocoder (VOIce CODER, codificador de voz) de Dudley era analizar la voz para extraer una serie de características y que el emisor enviase esas características, cuando éstas le llegasen al receptor reconstruiríria la voz original.Este codificador recibió gran atención durante la Segunda Guerra Mundial, debido a su potencial en cuanto a eficiencia y posibilidad de encriptación se refiere.
Las primeras implementaciones del vocoder eran analógicas, sin embargo, con el nacimiento de los sistemas digitales y de las posibilidades que éstos ofrecen, pronto se pasó a las implementaciones digitales. Durante la década de los 40 hubo una gran actividad en la Codificación por Modulación de Impulsos (PCM). Este tipo de codificación no sigue la filosofía del vocoder de Dudley (y de los vocoders en general), sino que simplemente muestrea la voz. A partir del PCM se desarrollaron el DPCM y el ADPCM, que fueron propuestos como estandar por la CCITT (International Consultative Committee for Telephone and Telegraph).
Gracias a la flexibilidad de los sistemas digitales, se pudo experimentar con formas más sofisticadas de representación de la voz. Fant, a finales de los 50, trabajó en el modelo de producción de voz lineal.
El surgimiento de la tecnología VLSI, tecnología de muy baja escala de integración, durante los 60 y 70 permitió nuevas soluciones al problema de la codificación de la voz. Así, por ejemplo, Flanagan y Golden propusieron una solución basada en la Transformada de Fourier.
Durante los 80 y 90, la investigación ha ido encaminada a conseguir codificadores que utilicen un ancho de banda cada vez menor mientras que la calidad de la voz sea cada vez mejor. Con esto se permite utilizar con más eficiencia y eficacia los canales de transmisión, se facilita la encriptación y se aprovechan mejor los sistemas de almacenamiento.
Una de las principales aplicaciones de la codificación de voz es la telefonía móvil. En telefonía móvil, en Estados Unidos se utiliza un estandar de 8 Kbps (VSELP) y otro similar, a 6.7 Kbps, en Japón. En Europa, dentro del sistema GSM, se usa un codificador a 13 Kbps.
Muestreo y cuantificación
La señal de la voz es contínua en el tiempo y en amplitud. Para que pueda ser procesada por hardware(y software) digital es necesario convertirla a una señal que sea discreta tanto en el tiempo como en amplitud.
Muestreo
El muestreo consiste en el proceso de conversión de señales contínuas a señales discretas en el tiempo. Este proceso se realizada midiendo la señal en momentos periódicos del tiempo.
Si el bit-rate es lo suficientemente alto, la señal muestreada contendrá la misma información que la señal original. Respecto a esto, el criterio de Nyquist asegura que para que la señal muestreada contenga la misma información que la contínua, la separación mínima entre dos instantes de muestreo debe ser 1/(2 W) , siendo W el ancho de banda de la señal. Dicho de otra forma, que la frecuencia de muestreo debe ser mayor o igual que 2 W.
Cuantificación
La cuantificación es la conversión de una señal discreta en el tiempo evaluada de forma contínua a una señal discreta en el tiempo discrétamente evaluada. El valor de cada muestra de la señal se representa como un valor elegido de entre un conjunto finito de posibles valores.
Se conoce como error de cuantificación (o ruido), a la diferencia entre la señal de entrada (sin cuantificar) y la señal de salida (ya cuantificada), interesa que el ruido sea lo más bajo posible. Para conseguir esto, se pueden usar distintas técnicas de cuantificación:
Cuantificación uniforme
En los cuantificadores uniformes (o lineales) la distancia entre los niveles de reconstrucción es siempre la misma, como se observa en la siguiente figura:
No hacen ninguna suposición acerca de la naturaleza de la señal a cuantificar, de ahí que no proporcionen los mejores resultados. Sin embargo, tienen como ventaja que son los más fáciles y menos costosos de implementar.
Cuantificación logarítmica
Las señales de voz pueden tener un rango dinámico superior a los 60 dB, por lo que para conseguir una alta calidad de voz se deben usar un elevado número de niveles de reconstrucción. Sin embargo, interesa que la resolución del cuantificador sea mayor en las partes de la señal de menor amplitud que en las de mayor amplitud. Por tanto, en la cuantificación lineal se desperdician niveles de reconstrucción y, consecuentemente, ancho de banda. Esto se puede mejorar incrementando la distancia entre los niveles de reconstrucción conforme aumenta la amplitud de la señal.
Un método sencillo para conseguir esto es haciendo pasar la señal por un compresor logarítmico antes de la cuantificación. Esta señal comprimida puede ser cuantificada uniformemente. A la salida del sistema, la señal pasa por un expansor, que realiza la función inversa al compresor. A esta técnica se le llama compresión. Su principal ventaja es que es muy fácil de implementar y funciona razonáblemente bien con señales distintas a la de la voz.
Para llevar a cabo la compresión existen dos funciones muy utilizadas: Ley-A (utilizada principalmente en Europa) y ley-µ(utilizada en EEUU).
Cuantificación no uniforme
El problema de la cuantificación uniforme es que conforme aumenta la amplitud de la señal, también aumenta el error. Este problema lo resuelve el cuantificador logarítmico de forma parcial. Sin embargo, si conocemos la función de la distribución de probabilidad, podemos ajustar los niveles de recontrucción a la distribución de forma que se minimice el error cuadrático medio. Esto significa que la mayoría de los niveles de reconstrucción se den en la vecindad de las entradas más frecuentes y, consecuentemente, se minimice el error (ruido).
Cuantificación vectorial
En los métodos anteriores, cada muestra se cuantificaba independientemente a las muestras vecinas. Sin embargo, la teoría demuestra que ésta no es la mejor forma de cuantificar los datos de entrada. Resulta más eficiente cuantificar los datos en bloques de N muestras. El proceso es sencillamente una extensión de los anteriores métodos escalares descritos anteriormente. En este tipo de cuantificación, el bloque de N muestras se trata como un vector N-dimensional.
Clasificación de los codificadores de voz
Los codificadores de voz se clasifican en tres grandes grupos, a saber:
codificadores de la forma de onda
vocoders
codificadores híbridos
En el primer grupo, codificadores de forma de onda, se engloban aquellos codificadores que intentan reproducir la forma de la onda de la señal de entrada sin tener en cuenta la naturaleza de la misma. Estos, en función de en qué dominio operen, se dividen en:
codificadores en el dominio del tiempo
codificadores en el dominio de la frecuencia
Este tipo de codificadores proporcionan una alta calidad de voz a bit rates medios, del orden de 32 kb/s. Sin embargo, no son útiles cuando se quiere codificar a bajos bit rates.
En el grupo de vocoders están aquellos codificadores que sí tienen en cuenta la naturaleza de la señal a codificar, en este caso la voz, y aprovechan las características de la misma para ganar en eficiencia. Permiten trabajar con muy bajos bit rates, pero la señal de voz que producen suena demasiado sintética.
En el tercer grupo, los codificadores híbridos, encontramos aquellos que combinando técnicas de los vocoders y de los codificadores de la forma de la onda aúnan las ventajas de ambos, permitiendo una alta calidad de voz a bajos bit rates.
Introducción a los codificadores de la forma de onda
Los codificadores de la forma de onda intentan reproducir la forma de la onda de la señal de entrada. Generalmente se diseñan para ser independientes a la señal, de tal forma que pueden ser usados para codificar una gran variedad de señales. Presentan una degradación aceptable en presencia de ruido y errores de transmisión. Sin embargo, para que sean efectivos, sólo se deben usar a bit-rates medios. La codificación se puede llevar a cabo tanto en el dominio del tiempo como de la frecuencia.
Los codificadores de forma de onda dividen en dos grupos:
en el dominio del tiempo
en el dominio de la frecuencia
Codificadores en el dominio del tiempo
Dentro de este grupo tenemos los siguientes codificadores:
PCM
DPCM
ADPCM
--------------------------------------------------------------------------------
Modulación por codificación de impulsos (PCM)
La modulación por codificación de impulsos es la codificación de forma de onda más sencilla. Básicamente, consiste en el proceso de cuantificación. Cada muestra que entra al codificador se cuantifica en un determinado nivel de entre un conjunto finito de niveles de reconstrucción. Cada uno de estos niveles se hace corresponder con una secuencia de dígitos binarios, y ésto es lo que se envía al receptor. Se pueden usar distintos criterios para llevar a cabo la cuantificación, siendo el más usado el de la cuantificación logarítmica.
DPCM
ADPCM
--------------------------------------------------------------------------------
Modulación por codificación de impulsos diferencial (DPCM)
Puesto que PCM no tiene en cuenta la forma de la onda de la señal a codificar, funciona muy bien con señales que no sean las de la voz, sin embargo, cuando se codifica voz hay una gran correlación entre las muestras adyacentes.
Esta correlación puede aprovecharse para reducir el bit-rate. Una forma sencilla de hacerlo sería transmitir solamente las diferencias entre las muestras. Esta señal de diferencia tiene un rango dinámico mucho menor que el de la voz original, por lo que podrá ser cuantificada con un número menor de niveles de reconstrucción. En la figura siguiente se muestra el funcionamiento de DPCM,donde la muestra anterior se usa para predecir el valor de la muestra actual:
viernes, 9 de noviembre de 2007
miércoles, 7 de noviembre de 2007
Acceso múltiple por división de código
La multiplexación por división de código o CDMA es un término genérico que define una interfaz de aire inalámbrica basada en la tecnología de espectro extendido (spread spectrum). Para telefonía celular, CDMA es una técnica de acceso múltiple especificada por la TIA como IS-95.
En marzo de 1992, la TIA estableció el subcomité TR 45.5 con la finalidad de desarrollar un estándar de telefonía celular digital con espectro extendido. En julio de 1993, la TIA aprobó el estándar CDMA IS-95. Los sistemas IS-95 dividen el espectro en portadoras de 1.25 MHz.
Uno de los aspectos únicos de CDMA es que a pesar de que existe un número fijo de llamadas telefónicas que pueden manipularse por parte de un proveedor de servicios de telefonía (carrier), este no es un número fijo. La capacidad del sistema dependerá de muchos factores. Cada dispositivo que utiliza CDMA está programado con un pseudocódigo, el cual se usa para extender una señal de baja potencia sobre un espectro de frecuencias amplio. La estación base utiliza el mismo código en forma invertida (los ceros son unos y los unos son ceros) para desextender y reconstruir la señal original. Los otros códigos permanecen extendidos, distinguibles del ruido de fondo. Hoy en día existen muchas variantes, pero el CDMA original se conoce como cdmaOne bajo una marca registrada de Qualcomm. A CDMA se le caracteriza por su alta capacidad y celdas de radio pequeño, que emplea espectro extendido y un esquema de codificación especial y, lo mejor de todo es muy eficiente en potencia.
Información sobre paquetes [editar]Las redes basadas en CDMA están construidas con protocolos basados en IP (Internet protocol; protocolo de Internet). En otro tipo de redes, añadir equipo que soporte paquetes de datos y requiera también equipo terminal que lo soporte. El estándar cdmaOne ya incorpora en sus terminales los protocolos TCP/IP(Protocolo de control de transmision/Protocolo de Internet) y PPP(Protocolo punto a punto).
Seguridad y privacidad [editar]La técnica de espectro extendido se utiliza bastante en aplicaciones militares, donde la seguridad de las conversaciones y protección de los datos son cuestiones importantísimas. En un ambiente de negocios también son vitales los aspectos de seguridad y privacidad. Diseñado con alrededor de 4.4 trillones de códigos, CDMA virtualmente elimina la clonación de dispositivos y es muy difícil capturar y descifrar una señal.
Control del nivel de potencia [editar]El control de la potencia es otro beneficio de los sistemas de CDMA. Empleando técnicas de procesado de señales, corrección de errores, etc., CDMA supera el problema de la potencia con una serie de ciclos de retroalimentación. Con un control automático de la ganancia en los terminales y una supervisión constante del nivel de señal a ruido y tasas de error en la radio base, los picos en el nivel de potencia se regulan con un complejo de circuitos electrónicos que ajusta la potencia a una razón de 800 veces por segundo. Esto repercute en el ajuste dinámico del tamaño de las celdas.
En una celda congestionada, la potencia de los terminales se elevaría creando una interferencia mutua. En el margen, las transmisiones de alta potencia inundarían las celdas vecinas donde éstas podrían ser tomadas por la radio base adyacente. En una celda de poca densidad, la potencia es tan baja que la celda se reduce efectivamente, transmitiendo sin interferencia hacia las celdas vecinas y mejorando el desempeño de las mismas. Este tipo de ajuste dinámico en el tamaño de las celdas es imposible en TDMA, pues en esta las celdas adyacentes utilizan diferentes frecuencias. Se ha comprobado en diversos estudios que CDMA es cientos de veces más eficiente en potencia que TDMA.
Bajo consumo de potencia y baterías más duraderas en las terminales [editar]Debido al sistema de retroalimentación de CDMA que mantiene la potencia al más bajo nivel permisible, los terminales consumen menos potencia y son más pequeños, además de que las baterías de CDMA duran más tiempo que las de TDMA.[cita requerida]
Amplia cobertura con pocas celdas [editar]La señal de espectro extendido de CDMA provee gran cobertura en la industria inalámbrica, por lo que permite a los carriers la instalación de menos celdas para cubrir una área más extensa. Pocas celdas significan para los carriers mucho ahorro en infraestructura de radio-bases. Dependiendo de la carga del sistema y de la interferencia , la reducción de celdas es 50 por ciento menor en CDMA que en sistemas como GSM (sistema global para comunicaciones móviles), basado en TDMA. Es preciso notar que la reducción de celdas solo es valida para operadores que empezaron desde un principio con CDMA. Operadores que utilizan sistemas analógicos o basados en otras tecnologías deberán redistribuir las celdas CDMA en las celdas ya existentes.
Pocas llamadas caídas [editar]La transferencia de celdas (handoff) de CDMA, método para transferir llamadas entre celdas, reduce inteligentemente el riesgo de interrumpirlas durante una transferencia. El proceso conocido como transferencia suave o transparente (soft handoff) entre celdas conduce a pocas llamadas caídas, ya que dos o tres celdas siempre monitorean la llamada. La transferencia entre celdas es transparente a los usuarios debido a que como, estos utilizan el mismo espectro, es más fácil moverse de una celda a otra sin que el suscriptor lo advierta.
Ancho de banda en demanda [editar]El canal de 1,25 MHz de CDMA provee un recurso común a las terminales en un sistema de acuerdo con sus propias necesidades, como voz, fax datos u otras aplicaciones. En un tiempo dado, la porción de este ancho de banda que no utilice un terminal estará disponible para otro usuario. Debido a que CDMA utiliza una porción grande de espectro repartida entre varios usuarios, provee flexibilidad en el ancho de banda para permitir servicios en demanda. Bajo TDMA, donde los canales son fijos y pequeños, esto no es posible. En forma general está comprobado que CDMA es de tres a seis veces más eficiente en ancho de banda que TDMA
En marzo de 1992, la TIA estableció el subcomité TR 45.5 con la finalidad de desarrollar un estándar de telefonía celular digital con espectro extendido. En julio de 1993, la TIA aprobó el estándar CDMA IS-95. Los sistemas IS-95 dividen el espectro en portadoras de 1.25 MHz.
Uno de los aspectos únicos de CDMA es que a pesar de que existe un número fijo de llamadas telefónicas que pueden manipularse por parte de un proveedor de servicios de telefonía (carrier), este no es un número fijo. La capacidad del sistema dependerá de muchos factores. Cada dispositivo que utiliza CDMA está programado con un pseudocódigo, el cual se usa para extender una señal de baja potencia sobre un espectro de frecuencias amplio. La estación base utiliza el mismo código en forma invertida (los ceros son unos y los unos son ceros) para desextender y reconstruir la señal original. Los otros códigos permanecen extendidos, distinguibles del ruido de fondo. Hoy en día existen muchas variantes, pero el CDMA original se conoce como cdmaOne bajo una marca registrada de Qualcomm. A CDMA se le caracteriza por su alta capacidad y celdas de radio pequeño, que emplea espectro extendido y un esquema de codificación especial y, lo mejor de todo es muy eficiente en potencia.
Información sobre paquetes [editar]Las redes basadas en CDMA están construidas con protocolos basados en IP (Internet protocol; protocolo de Internet). En otro tipo de redes, añadir equipo que soporte paquetes de datos y requiera también equipo terminal que lo soporte. El estándar cdmaOne ya incorpora en sus terminales los protocolos TCP/IP(Protocolo de control de transmision/Protocolo de Internet) y PPP(Protocolo punto a punto).
Seguridad y privacidad [editar]La técnica de espectro extendido se utiliza bastante en aplicaciones militares, donde la seguridad de las conversaciones y protección de los datos son cuestiones importantísimas. En un ambiente de negocios también son vitales los aspectos de seguridad y privacidad. Diseñado con alrededor de 4.4 trillones de códigos, CDMA virtualmente elimina la clonación de dispositivos y es muy difícil capturar y descifrar una señal.
Control del nivel de potencia [editar]El control de la potencia es otro beneficio de los sistemas de CDMA. Empleando técnicas de procesado de señales, corrección de errores, etc., CDMA supera el problema de la potencia con una serie de ciclos de retroalimentación. Con un control automático de la ganancia en los terminales y una supervisión constante del nivel de señal a ruido y tasas de error en la radio base, los picos en el nivel de potencia se regulan con un complejo de circuitos electrónicos que ajusta la potencia a una razón de 800 veces por segundo. Esto repercute en el ajuste dinámico del tamaño de las celdas.
En una celda congestionada, la potencia de los terminales se elevaría creando una interferencia mutua. En el margen, las transmisiones de alta potencia inundarían las celdas vecinas donde éstas podrían ser tomadas por la radio base adyacente. En una celda de poca densidad, la potencia es tan baja que la celda se reduce efectivamente, transmitiendo sin interferencia hacia las celdas vecinas y mejorando el desempeño de las mismas. Este tipo de ajuste dinámico en el tamaño de las celdas es imposible en TDMA, pues en esta las celdas adyacentes utilizan diferentes frecuencias. Se ha comprobado en diversos estudios que CDMA es cientos de veces más eficiente en potencia que TDMA.
Bajo consumo de potencia y baterías más duraderas en las terminales [editar]Debido al sistema de retroalimentación de CDMA que mantiene la potencia al más bajo nivel permisible, los terminales consumen menos potencia y son más pequeños, además de que las baterías de CDMA duran más tiempo que las de TDMA.[cita requerida]
Amplia cobertura con pocas celdas [editar]La señal de espectro extendido de CDMA provee gran cobertura en la industria inalámbrica, por lo que permite a los carriers la instalación de menos celdas para cubrir una área más extensa. Pocas celdas significan para los carriers mucho ahorro en infraestructura de radio-bases. Dependiendo de la carga del sistema y de la interferencia , la reducción de celdas es 50 por ciento menor en CDMA que en sistemas como GSM (sistema global para comunicaciones móviles), basado en TDMA. Es preciso notar que la reducción de celdas solo es valida para operadores que empezaron desde un principio con CDMA. Operadores que utilizan sistemas analógicos o basados en otras tecnologías deberán redistribuir las celdas CDMA en las celdas ya existentes.
Pocas llamadas caídas [editar]La transferencia de celdas (handoff) de CDMA, método para transferir llamadas entre celdas, reduce inteligentemente el riesgo de interrumpirlas durante una transferencia. El proceso conocido como transferencia suave o transparente (soft handoff) entre celdas conduce a pocas llamadas caídas, ya que dos o tres celdas siempre monitorean la llamada. La transferencia entre celdas es transparente a los usuarios debido a que como, estos utilizan el mismo espectro, es más fácil moverse de una celda a otra sin que el suscriptor lo advierta.
Ancho de banda en demanda [editar]El canal de 1,25 MHz de CDMA provee un recurso común a las terminales en un sistema de acuerdo con sus propias necesidades, como voz, fax datos u otras aplicaciones. En un tiempo dado, la porción de este ancho de banda que no utilice un terminal estará disponible para otro usuario. Debido a que CDMA utiliza una porción grande de espectro repartida entre varios usuarios, provee flexibilidad en el ancho de banda para permitir servicios en demanda. Bajo TDMA, donde los canales son fijos y pequeños, esto no es posible. En forma general está comprobado que CDMA es de tres a seis veces más eficiente en ancho de banda que TDMA
Acceso múltiple por división de tiempo
El Acceso múltiple por división de tiempo (Time Division Multiple Access o TDMA, del inglés) es una tecnología que distribuye las unidades de información en ranuras ("slots") alternas de tiempo, proveyendo acceso múltiple a un reducido número de frecuencias. TDMA es una tecnología inalámbrica de segunda generación que brinda servicios de alta calidad de voz y datos.
TDMA divide un único canal de frecuencia de radio en varias ranuras de tiempo (seis en D-AMPS y PCS, ocho en GSM). A cada persona que hace una llamada se le asigna una ranura de tiempo específica para la transmisión, lo que hace posible que varios usuarios utilicen un mismo canal simultáneamente sin interferir entre sí.
Existen varios estándares digitales basados en TDMA, tal como TDMA D-AMPS (Digital-Advanced Mobile Phone System), TDMA D-AMPS-1900, PCS-1900 (Personal Communication Services), GSM (Global System for Mobile Communication), DCS-1800 (Digital Communications System) y PDC (Personal Digital Cellular).
Características
Se utiliza con modulaciones digitales.
Tecnología simple y muy probada e implementada.
Adecuada para la conmutación de paquetes.
Requiere una sincronización estricta entre emisor y receptor.
Requiere el Time Advance.
TDMA divide un único canal de frecuencia de radio en varias ranuras de tiempo (seis en D-AMPS y PCS, ocho en GSM). A cada persona que hace una llamada se le asigna una ranura de tiempo específica para la transmisión, lo que hace posible que varios usuarios utilicen un mismo canal simultáneamente sin interferir entre sí.
Existen varios estándares digitales basados en TDMA, tal como TDMA D-AMPS (Digital-Advanced Mobile Phone System), TDMA D-AMPS-1900, PCS-1900 (Personal Communication Services), GSM (Global System for Mobile Communication), DCS-1800 (Digital Communications System) y PDC (Personal Digital Cellular).
Características
Se utiliza con modulaciones digitales.
Tecnología simple y muy probada e implementada.
Adecuada para la conmutación de paquetes.
Requiere una sincronización estricta entre emisor y receptor.
Requiere el Time Advance.
Enhanced Data Rates for GSM Evolution
EDGE es el acrónimo para Enhanced Data rates for GSM of Evolution (Tasas de Datos Mejoradas para la evolución de GSM). También conocida como EGPRS (Enhanced GPRS).
Es una tecnología de la telefonía móvil celular, que actúa como puente entre las redes 2G y 3G. EDGE se considera una evolución del GPRS (General Packet Radio Service). Esta tecnología funciona con redes TDMA y su mejora, GSM. Aunque EDGE funciona con cualquier GSM que tenga implementado GPRS, el operador debe implementar las actualizaciones necesarias, además no todos los teléfonos móviles soportan esta tecnología.
EDGE, o EGPRS, puede ser usado en cualquier transferencia de datos basada en conmutación por paquetes (Packet Switched), como lo es la conexión a Internet. Los beneficios de EDGE sobre GPRS se pueden ver en las aplicaciones que requieren una velocidad de transferencia de datos, o ancho de banda alta, como video y otros servicios multimediales.
Además de usar GMSK (Gaussian Minimum-Shift Keying), EDGE usa 8PSK (8 Phase Shift Keying) para los cinco niveles superiores de nueve esquemas totales de modulación y codificación. En los cuatro primeros niveles se utiliza GPRS propiamente dicho. La utilización de 8PSK produce una palabra de 3 bits por cada cambio en la fase de la portadora. Con esto se triplica el ancho de banda disponible que brinda GSM. El nivel del esquema que se utilice para transmitir depende de la relación C/I (portadora/interferente), el cual será más alto cuanto más grande sea el valor de C/I. Al igual que GPRS, EDGE usa un algoritmo de adaptación de tasas, que adapta el esquema de modulación y codificación (MCS) usado para la calidad del canal de radio y así el índice binario (bit rate) y la robustez de la transmisión de datos. EDGE agrega una nueva tecnología que no se encuentra en GPRS, la Redundancia Incremental, la cual, en vez de re-transmitir los paquetes de información alterados, envía más información redundante que se combina en el receptor, lo cual incrementa la probabilidad de decodificación correcta.
EDGE puede alcanzar una velocidad de transmisión de 384 Kbps en modo de paquetes, con lo cual cumple los requisitos de la ITU para una red 3G, también ha sido aceptado por la ITU como parte de IMT-2000, de la familia de estándares 3G. También mejora el modo de circuitos de datos llamado HSCSD, aumentando el ancho de banda para el servicio. EDGE fue estrenado en las redes GSM de Norte América en el año 2003.
Aunque la tecnología UMTS es de mayor capacidad de transferencia, y cronológicamente más reciente, sus altos costos de implementación, y poco apoyo, hacen que una buena cantidad de operadores de telefonía móvil celular tengan implementada la tecnología EDGE, dominando el mercado global de las comunicaciones GSM/GPRS.
Para la implementación de EDGE por parte de un operador, la red principal, o core network, no necesita ser modificada, sin embargo, las estaciones bases, BTS, sí deben serlo. Se deben instalar tranceptores compatibles con EDGE, además de nuevas terminales (teléfonos) y un software que pueda decodificar/codificar los nuevos esquemas de modulación.
La definición de EDGE, si es de 2 o 3G, depende de su implementación. Mientras la Clase 3 e inferiores, claramente no son 3G, la Clase 4 y superiores, presentan un ancho de banda superior a otras tecnologías consideradas 3G (Como 1xRTT). En Clase 10, con un ancho de banda superior a 230 Kbps, EDGE logra trascender las definiciones comunes de 2G y 3G.
Es una tecnología de la telefonía móvil celular, que actúa como puente entre las redes 2G y 3G. EDGE se considera una evolución del GPRS (General Packet Radio Service). Esta tecnología funciona con redes TDMA y su mejora, GSM. Aunque EDGE funciona con cualquier GSM que tenga implementado GPRS, el operador debe implementar las actualizaciones necesarias, además no todos los teléfonos móviles soportan esta tecnología.
EDGE, o EGPRS, puede ser usado en cualquier transferencia de datos basada en conmutación por paquetes (Packet Switched), como lo es la conexión a Internet. Los beneficios de EDGE sobre GPRS se pueden ver en las aplicaciones que requieren una velocidad de transferencia de datos, o ancho de banda alta, como video y otros servicios multimediales.
Además de usar GMSK (Gaussian Minimum-Shift Keying), EDGE usa 8PSK (8 Phase Shift Keying) para los cinco niveles superiores de nueve esquemas totales de modulación y codificación. En los cuatro primeros niveles se utiliza GPRS propiamente dicho. La utilización de 8PSK produce una palabra de 3 bits por cada cambio en la fase de la portadora. Con esto se triplica el ancho de banda disponible que brinda GSM. El nivel del esquema que se utilice para transmitir depende de la relación C/I (portadora/interferente), el cual será más alto cuanto más grande sea el valor de C/I. Al igual que GPRS, EDGE usa un algoritmo de adaptación de tasas, que adapta el esquema de modulación y codificación (MCS) usado para la calidad del canal de radio y así el índice binario (bit rate) y la robustez de la transmisión de datos. EDGE agrega una nueva tecnología que no se encuentra en GPRS, la Redundancia Incremental, la cual, en vez de re-transmitir los paquetes de información alterados, envía más información redundante que se combina en el receptor, lo cual incrementa la probabilidad de decodificación correcta.
EDGE puede alcanzar una velocidad de transmisión de 384 Kbps en modo de paquetes, con lo cual cumple los requisitos de la ITU para una red 3G, también ha sido aceptado por la ITU como parte de IMT-2000, de la familia de estándares 3G. También mejora el modo de circuitos de datos llamado HSCSD, aumentando el ancho de banda para el servicio. EDGE fue estrenado en las redes GSM de Norte América en el año 2003.
Aunque la tecnología UMTS es de mayor capacidad de transferencia, y cronológicamente más reciente, sus altos costos de implementación, y poco apoyo, hacen que una buena cantidad de operadores de telefonía móvil celular tengan implementada la tecnología EDGE, dominando el mercado global de las comunicaciones GSM/GPRS.
Para la implementación de EDGE por parte de un operador, la red principal, o core network, no necesita ser modificada, sin embargo, las estaciones bases, BTS, sí deben serlo. Se deben instalar tranceptores compatibles con EDGE, además de nuevas terminales (teléfonos) y un software que pueda decodificar/codificar los nuevos esquemas de modulación.
La definición de EDGE, si es de 2 o 3G, depende de su implementación. Mientras la Clase 3 e inferiores, claramente no son 3G, la Clase 4 y superiores, presentan un ancho de banda superior a otras tecnologías consideradas 3G (Como 1xRTT). En Clase 10, con un ancho de banda superior a 230 Kbps, EDGE logra trascender las definiciones comunes de 2G y 3G.
General Packet Radio Service
General Packet Radio Service o GPRS es una tecnología digital de telefonía móvil.
Es considerada la generación 2.5, entre la segunda generación (GSM) y la tercera (UMTS). Proporciona altas velocidades de transferencia de datos (especialmente útil para conectar a Internet) y se utiliza en las redes GSM.
GPRS es sólo una modificación de la forma de transmitir datos en una red GSM, pasando de la conmutación de circuitos en GSM (donde el circuito está permanentemente reservado mientras dure la comunicación aunque no se envíe información en un momento dado) a la conmutación de paquetes.
Desde el punto de vista del Operador de Telefonía Móvil es una forma sencilla de migrar la red desde GSM a una red UMTS puesto que las antenas (la parte más cara de una red de Telecomunicaciones móviles) sufren sólo ligeros cambios y los elementos nuevos de red necesarios para GPRS serán compartidos en el futuro con la red UMTS.
GPRS es básicamente una comunicación basada en paquetes de datos. Los timeslots (intervalos de tiempo) se asignan en GSM generalmente mediante una conexión conmutada, pero en GPRS los intervalos de tiempo se asignan a la conexión de paquetes, mediante un sistema basado en la demanda. Esto significa que si no se envía ningún dato por el usuario, las frecuencias quedan libres para ser utilizadas por otros usuarios.
Que la conmutación sea por paquetes permite fundamentalmente la compartición de los recursos radio. Un usuario GPRS sólo usará la red cuando envíe o reciba un paquete de información, todo el tiempo que esté inactivo podrá ser utilizado por otros usuarios para enviar y recibir información. Esto permite a los operadores dotar de más de un canal de comunicación sin miedo a saturar la red, de forma que mientras que en GSM sólo se ocupa un canal de recepción de datos del terminal a la red y otro canal de transmisión de datos desde la red al terminal, en GPRS es posible tener terminales que gestionen cuatro canales simultáneos de recepción y dos de transmisión, pasando de velocidades de 9,6 kbps en GSM a 40 kbps en recepción en GPRS y 20 kbps de transmisión.
Otra ventaja de la conmutación de paquetes es que, al ocuparse los recursos sólo cuando se transmite o recibe información, la tarificación por parte del operador de telefonía móvil sólo se produce por la información transitada, no por el tiempo de conexión. Esto hace posible aplicaciones en la que un dispositivo móvil se conecta a la red y permanece conectado durante un periodo prolongado de tiempo sin que ello afecte en gran medida a la cantidad facturada por el operador.
Los teléfonos GPRS pueden llevar un puerto bluetooth, IrDA, o conexión por cable para transferir datos al ordenador, cámaras digitales, móviles u otros dispositivos.
Es considerada la generación 2.5, entre la segunda generación (GSM) y la tercera (UMTS). Proporciona altas velocidades de transferencia de datos (especialmente útil para conectar a Internet) y se utiliza en las redes GSM.
GPRS es sólo una modificación de la forma de transmitir datos en una red GSM, pasando de la conmutación de circuitos en GSM (donde el circuito está permanentemente reservado mientras dure la comunicación aunque no se envíe información en un momento dado) a la conmutación de paquetes.
Desde el punto de vista del Operador de Telefonía Móvil es una forma sencilla de migrar la red desde GSM a una red UMTS puesto que las antenas (la parte más cara de una red de Telecomunicaciones móviles) sufren sólo ligeros cambios y los elementos nuevos de red necesarios para GPRS serán compartidos en el futuro con la red UMTS.
GPRS es básicamente una comunicación basada en paquetes de datos. Los timeslots (intervalos de tiempo) se asignan en GSM generalmente mediante una conexión conmutada, pero en GPRS los intervalos de tiempo se asignan a la conexión de paquetes, mediante un sistema basado en la demanda. Esto significa que si no se envía ningún dato por el usuario, las frecuencias quedan libres para ser utilizadas por otros usuarios.
Que la conmutación sea por paquetes permite fundamentalmente la compartición de los recursos radio. Un usuario GPRS sólo usará la red cuando envíe o reciba un paquete de información, todo el tiempo que esté inactivo podrá ser utilizado por otros usuarios para enviar y recibir información. Esto permite a los operadores dotar de más de un canal de comunicación sin miedo a saturar la red, de forma que mientras que en GSM sólo se ocupa un canal de recepción de datos del terminal a la red y otro canal de transmisión de datos desde la red al terminal, en GPRS es posible tener terminales que gestionen cuatro canales simultáneos de recepción y dos de transmisión, pasando de velocidades de 9,6 kbps en GSM a 40 kbps en recepción en GPRS y 20 kbps de transmisión.
Otra ventaja de la conmutación de paquetes es que, al ocuparse los recursos sólo cuando se transmite o recibe información, la tarificación por parte del operador de telefonía móvil sólo se produce por la información transitada, no por el tiempo de conexión. Esto hace posible aplicaciones en la que un dispositivo móvil se conecta a la red y permanece conectado durante un periodo prolongado de tiempo sin que ello afecte en gran medida a la cantidad facturada por el operador.
Los teléfonos GPRS pueden llevar un puerto bluetooth, IrDA, o conexión por cable para transferir datos al ordenador, cámaras digitales, móviles u otros dispositivos.
Historia del teléfono móvil
La telefonía móvil usa ondas de radio para poder ejecutar todas y cada una de las operaciones, ya sea llamar, mandar un mensaje de texto, etc., y esto es producto de lo que sucedió hace algunas décadas.
La comunicación inalámbrica tiene sus raíces en la invención del radio por Nikola Tesla en los años 1880, aunque formalmente presentado en 1894 por un joven italiano llamado Guglielmo Marconi..
Historia
El teléfono móvil se remonta a los inicios de la Segunda Guerra Mundial, donde ya se veía que era necesaria la comunicación a distancia, es por eso que la compañía Motorola creó un equipo llamado Handie Talkie H12-16, que es un equipo que permite el contacto con las tropas vía ondas de radio que en ese tiempo no superaban más de 600 Khz..
Este fue el inicio de una de las tecnologías que más avances tiene, aunque continúa en la búsqueda de novedades y mejoras.
Durante ese periodo y 1985 se comenzaron a perfeccionar y amoldar las características de este nuevo sistema revolucionario ya que permitía comunicarse a distancia. Fue así que en los años 1980 se llegó a crear un equipo que ocupaba recursos similares a los Handie Talkie pero que iba destinado a personas que por lo general eran grandes empresarios y debían estar comunicados, es ahí donde se crea el teléfono móvil y marca un hito en la historia de los componentes inalámbricos ya que con este equipo podría hablar a cualquier hora y en cualquier lugar.
Con el tiempo se fue haciendo más accesible al público la telefonía celular, hasta el punto de que cualquier persona normal pudiese adquirir uno.
A medida que fue pasando el tiempo los celulares permitían ya no sólo hablar, sino que poder tomar fotos gracias a cámaras. También con este progreso se agregó una característica muy importante que fue la de grabar vídeos y poderlos enviar como Mensaje Multimedia.
Generaciones
1ª Generación. [editar]En 1979, se dio en los países asiáticos el nacimiento de la primera generación de celulares, con tecnología analógica que utiliza ondas de radio para transmitir una comunicación: la voz se transmite sin ningún tipo de codificación. Los móviles eran muy pesados y de gran tamaño, debido a que tenían que realizar una emisión de gran potencia para poder lograr una comunicación sin cortes ni interferencias.
En Europa la Segunda Generación de Celulares. La diferencia primordial con la anterior es que se utiliza Tecnología Digital y la velocidad en ésta es mucho más alta para la voz.
2ª Generación
Dado que la tecnología de 2G fue incrementada, se puede incluir dentro de la 2.5 en la cual se incluyen nuevos servicios como EMS y MMS:
-EMS es el servicio de mensajería mejorado, permite la inclusión de melodías e iconos dentro del mensaje basándose en los sms; 1 EMS equivale a 3 o 4 sms.
-MMS (Sistema de Mensajería Multimedia) Este tipo de mensajes se envían mediante GPRS y permite la inserción de imágenes, sonidos, videos y texto. Un MMS se envía en forma de diapositiva, en la cual cada plantilla solo puede contener un archivo de cada tipo aceptado, es decir, solo puede contener una imagen, un sonido y un texto en cada plantilla, si de desea agregar mas de estos tendría que agregarse otra plantilla. Cabe mencionar que no es posible enviar un vídeo de más de 15 segundos de duración.
-GPRS y IP-GPRS, que es un servicio para enviar y recibir "praquetes" de datos a altas velocidades.
3ª Generación.
En 2001 se lanza en Japón la 3G de celulares. La novedad más significativa fue la incorporación de una segunda cámara para realizar videollamadas, es decir hablar con una persona y verla al mismo tiempo por medio del teléfono móvil.
La comunicación inalámbrica tiene sus raíces en la invención del radio por Nikola Tesla en los años 1880, aunque formalmente presentado en 1894 por un joven italiano llamado Guglielmo Marconi..
Historia
El teléfono móvil se remonta a los inicios de la Segunda Guerra Mundial, donde ya se veía que era necesaria la comunicación a distancia, es por eso que la compañía Motorola creó un equipo llamado Handie Talkie H12-16, que es un equipo que permite el contacto con las tropas vía ondas de radio que en ese tiempo no superaban más de 600 Khz..
Este fue el inicio de una de las tecnologías que más avances tiene, aunque continúa en la búsqueda de novedades y mejoras.
Durante ese periodo y 1985 se comenzaron a perfeccionar y amoldar las características de este nuevo sistema revolucionario ya que permitía comunicarse a distancia. Fue así que en los años 1980 se llegó a crear un equipo que ocupaba recursos similares a los Handie Talkie pero que iba destinado a personas que por lo general eran grandes empresarios y debían estar comunicados, es ahí donde se crea el teléfono móvil y marca un hito en la historia de los componentes inalámbricos ya que con este equipo podría hablar a cualquier hora y en cualquier lugar.
Con el tiempo se fue haciendo más accesible al público la telefonía celular, hasta el punto de que cualquier persona normal pudiese adquirir uno.
A medida que fue pasando el tiempo los celulares permitían ya no sólo hablar, sino que poder tomar fotos gracias a cámaras. También con este progreso se agregó una característica muy importante que fue la de grabar vídeos y poderlos enviar como Mensaje Multimedia.
Generaciones
1ª Generación. [editar]En 1979, se dio en los países asiáticos el nacimiento de la primera generación de celulares, con tecnología analógica que utiliza ondas de radio para transmitir una comunicación: la voz se transmite sin ningún tipo de codificación. Los móviles eran muy pesados y de gran tamaño, debido a que tenían que realizar una emisión de gran potencia para poder lograr una comunicación sin cortes ni interferencias.
En Europa la Segunda Generación de Celulares. La diferencia primordial con la anterior es que se utiliza Tecnología Digital y la velocidad en ésta es mucho más alta para la voz.
2ª Generación
Dado que la tecnología de 2G fue incrementada, se puede incluir dentro de la 2.5 en la cual se incluyen nuevos servicios como EMS y MMS:
-EMS es el servicio de mensajería mejorado, permite la inclusión de melodías e iconos dentro del mensaje basándose en los sms; 1 EMS equivale a 3 o 4 sms.
-MMS (Sistema de Mensajería Multimedia) Este tipo de mensajes se envían mediante GPRS y permite la inserción de imágenes, sonidos, videos y texto. Un MMS se envía en forma de diapositiva, en la cual cada plantilla solo puede contener un archivo de cada tipo aceptado, es decir, solo puede contener una imagen, un sonido y un texto en cada plantilla, si de desea agregar mas de estos tendría que agregarse otra plantilla. Cabe mencionar que no es posible enviar un vídeo de más de 15 segundos de duración.
-GPRS y IP-GPRS, que es un servicio para enviar y recibir "praquetes" de datos a altas velocidades.
3ª Generación.
En 2001 se lanza en Japón la 3G de celulares. La novedad más significativa fue la incorporación de una segunda cámara para realizar videollamadas, es decir hablar con una persona y verla al mismo tiempo por medio del teléfono móvil.
Wireless Application Protocol
Wireless Application Protocol o WAP (protocolo de aplicaciones inalámbricas) es un estándar abierto internacional para aplicaciones que utilizan las comunicaciones inalámbricas, p.ej. acceso a servicios de Internet desde un teléfono móvil.
Se trata de la especificación de un entorno de aplicación y de un conjunto de protocolos de comunicaciones para normalizar el modo en que los dispositivos inalámbricos, se pueden utilizar para acceder a correo electrónico, grupo de noticias y otros.
El organismo que se encarga de desarrollar el estándar WAP fue originalmente el WAP Forum, fundado por cuatro empresas del sector de las comunicaciones móviles, Sony-Ericsson, Nokia, Motorola y chafatel (originalmente Unwired Planet). Desde 2002 el WAP Forum es parte de la Open Mobile Alliance (OMA), consorcio que se ocupa de la definición de diversas normas relacionadas con las comunicaciones móviles, entre ellas las normas WAP.
Motivación
Los móviles son más potentes y livianos cada vez, permitiendo que nuestra comunicación sea cada vez más eficaz. Su gran número y sus capacidades hacen muy interesante para los proveedores de servicios y contenidos el disponer de un entorno normalizado que permita ofrecer sus servicios a los usuarios de las redes móviles.
WAP define un entorno de aplicación y una pila de protocolos para aplicaciones y servicios accesibles a través de terminales móviles. Consiste en un conjunto de especificaciones, definidas por la Open Mobile Alliance / WAP Forum, que permiten que los desarrolladores diseñen aplicaciones de interconexión para terminales móviles, típicamente teléfonos.
La tecnología WAP permite que los usuarios de estos dispositivos puedan acceder a servicios disponibles en Internet. Sin embargo, existen algunas consideraciones a tener en cuenta al diseñar estos servicios para usuarios móviles, fundamentalmente debidas a las características de los terminales: pantalla significativamente más pequeña que la de un ordenador personal, teclados más limitados que los de un ordenador, limitaciones en la memoria disponible, tanto memoria RAM como memoria para almacenamiento persistente, y limitaciones en la capacidad del procesador, en comparación con la memoria y procesador de un ordenador personal típico. Las redes de telefonía móvil ofrecen también unas prestaciones por lo general menores que los accesos a Internet, si bien con las redes de tercera generación como UMTS las prestaciones mejoran de manera importante.
Tecnología
En la versión 1 de WAP, definida en 1999, el lenguaje de presentación de contenidos es el WML, o Wireless Markup Language. La pila de protocolos de WAP 1 no es compatible directamente con la de Internet: WSP (Wireless Session Protocol), WTP (Wireless Transaction Protocol), WTLS (Wireless Transport Layer Security), y WDP (Wireless Datagram Protocol). WDP corresponde a la capa de transporte, con funcionalidad equivalente al protocolo UDP de Internet, y se apoya en los servicios de la "portadora" WAP, que depende de la red móvil que esté usando el terminal. WAP 1 además define la interfaz de acceso de las aplicaciones a las funciones de telefonía del terminal con WTAI (Wireless Telephony Application Interface), y también un sencillo lenguaje de "scripting", WMLScript, basado en ECMAscript/JavaScript.
La incompatibilidad de la pila de protocolos WAP 1 con la de Internet exige la presencia de un nodo pasarela para hacer de intermediario en la comunicación entre un terminal WAP y un servidor de contenidos WAP residente en Internet. WAP 1 ha sido objeto de fuertes críticas por diversos motivos, que incluyen la pobreza del soporte gráfico (gráficos monocromos WBMP, Wireless Bitmap), las diferencias en las implantaciones de WAP en los terminales de distintos fabricantes, y un potencial problema de seguridad debido a que WTLS no es muy robusto y además, por no ser compatible con las capas de seguridad usadas en Internet, en la pasarela WAP los contenidos deben estar en claro.
La nueva versión de WAP, WAP 2.0, está presente en los teléfonos móviles de nueva generación (a partir de 2004). Esta versión es una reingeniería de WAP que utiliza XHTML-MP (XHTML Mobile Profile), un subconjunto de XHTML que incluye el XHTML basico, y WCSS (WAP CSS), un subconjunto de CSS2 más ciertas extensiones específicas para móviles, como lenguajes para la presentación de contenidos mejorando por ejemplo el soporte de los gráficos (incluye color). De esta forma se consigue que el diseño de contenidos con WAP 2.0 sea muy similar a diseño de contenidos para la WWW para navegadores en dispositivos no móviles. En cuanto a los protocolos usados, en la capa de transporte se usa TCP y en la de aplicación, HTTP. Así pues, WAP 2.0 ha adoptado los protocolos de Internet. WAP 2.0 además especifica opciones tanto en TCP como en HTTP para mejorar las prestaciones de dichos protocolos sobre redes de comunicaciones móviles. Los mecanismos de seguridad usados ya son compatibles con los de Internet por lo que los problemas de seguridad de WAP 1 se resuelven. La pasarela WAP no es estrictamente necesaria en WAP 2.0, pero su presencia puede tener funciones útiles, como caché web y para dar soporte a las opciones de TCP y HTTP antes mencionadas.
Otras tecnologías relacionadas
i-mode es un entorno de aplicaciones con objetivos similares a WAP, y que ha tenido un gran éxito en su país de origen, Japón
Una tecnología complementaria es J2ME (Java2 MicroEdition). J2ME es una plataforma Java especialmente orientada a dispositivos con capacidades más reducidas que las de un ordenador personal. Dispone de varios perfiles; uno de ellos, el perfil MIDP Mobile Information Device Profile, es especialmente adecuado para teléfonos móviles. J2ME es una plataforma orientada a la ejecución de aplicaciones en el terminal móvil (aunque pueden trabajar en modo cliente-servidor interactuando con servidores en red), mientras que WAP está orientada fundamentalmente a la presentación de contenidos en el terminal (las aplicaciones se ejecutan en el servidor, y en el terminal se presenta la información y se introducen datos por parte del usuario, dado el caso).
Wap Push
Esta tecnología permite acceder mediante uno o varios SMS a la descarga de contenido alojado en un servidor WAP: aplicaciones JAVA, imágenes, melodías polifónicas, videos, etc. El funcionamiento se basa en una estructura XML que contiene la dirección o URL del contenido, la cual es compilada y enviada como un SMS binario. Este mensaje es interpretado como una página WAP que es abierta por el Navegador del teléfono móvil, permitiendo descargar el contenido enlazado
Se trata de la especificación de un entorno de aplicación y de un conjunto de protocolos de comunicaciones para normalizar el modo en que los dispositivos inalámbricos, se pueden utilizar para acceder a correo electrónico, grupo de noticias y otros.
El organismo que se encarga de desarrollar el estándar WAP fue originalmente el WAP Forum, fundado por cuatro empresas del sector de las comunicaciones móviles, Sony-Ericsson, Nokia, Motorola y chafatel (originalmente Unwired Planet). Desde 2002 el WAP Forum es parte de la Open Mobile Alliance (OMA), consorcio que se ocupa de la definición de diversas normas relacionadas con las comunicaciones móviles, entre ellas las normas WAP.
Motivación
Los móviles son más potentes y livianos cada vez, permitiendo que nuestra comunicación sea cada vez más eficaz. Su gran número y sus capacidades hacen muy interesante para los proveedores de servicios y contenidos el disponer de un entorno normalizado que permita ofrecer sus servicios a los usuarios de las redes móviles.
WAP define un entorno de aplicación y una pila de protocolos para aplicaciones y servicios accesibles a través de terminales móviles. Consiste en un conjunto de especificaciones, definidas por la Open Mobile Alliance / WAP Forum, que permiten que los desarrolladores diseñen aplicaciones de interconexión para terminales móviles, típicamente teléfonos.
La tecnología WAP permite que los usuarios de estos dispositivos puedan acceder a servicios disponibles en Internet. Sin embargo, existen algunas consideraciones a tener en cuenta al diseñar estos servicios para usuarios móviles, fundamentalmente debidas a las características de los terminales: pantalla significativamente más pequeña que la de un ordenador personal, teclados más limitados que los de un ordenador, limitaciones en la memoria disponible, tanto memoria RAM como memoria para almacenamiento persistente, y limitaciones en la capacidad del procesador, en comparación con la memoria y procesador de un ordenador personal típico. Las redes de telefonía móvil ofrecen también unas prestaciones por lo general menores que los accesos a Internet, si bien con las redes de tercera generación como UMTS las prestaciones mejoran de manera importante.
Tecnología
En la versión 1 de WAP, definida en 1999, el lenguaje de presentación de contenidos es el WML, o Wireless Markup Language. La pila de protocolos de WAP 1 no es compatible directamente con la de Internet: WSP (Wireless Session Protocol), WTP (Wireless Transaction Protocol), WTLS (Wireless Transport Layer Security), y WDP (Wireless Datagram Protocol). WDP corresponde a la capa de transporte, con funcionalidad equivalente al protocolo UDP de Internet, y se apoya en los servicios de la "portadora" WAP, que depende de la red móvil que esté usando el terminal. WAP 1 además define la interfaz de acceso de las aplicaciones a las funciones de telefonía del terminal con WTAI (Wireless Telephony Application Interface), y también un sencillo lenguaje de "scripting", WMLScript, basado en ECMAscript/JavaScript.
La incompatibilidad de la pila de protocolos WAP 1 con la de Internet exige la presencia de un nodo pasarela para hacer de intermediario en la comunicación entre un terminal WAP y un servidor de contenidos WAP residente en Internet. WAP 1 ha sido objeto de fuertes críticas por diversos motivos, que incluyen la pobreza del soporte gráfico (gráficos monocromos WBMP, Wireless Bitmap), las diferencias en las implantaciones de WAP en los terminales de distintos fabricantes, y un potencial problema de seguridad debido a que WTLS no es muy robusto y además, por no ser compatible con las capas de seguridad usadas en Internet, en la pasarela WAP los contenidos deben estar en claro.
La nueva versión de WAP, WAP 2.0, está presente en los teléfonos móviles de nueva generación (a partir de 2004). Esta versión es una reingeniería de WAP que utiliza XHTML-MP (XHTML Mobile Profile), un subconjunto de XHTML que incluye el XHTML basico, y WCSS (WAP CSS), un subconjunto de CSS2 más ciertas extensiones específicas para móviles, como lenguajes para la presentación de contenidos mejorando por ejemplo el soporte de los gráficos (incluye color). De esta forma se consigue que el diseño de contenidos con WAP 2.0 sea muy similar a diseño de contenidos para la WWW para navegadores en dispositivos no móviles. En cuanto a los protocolos usados, en la capa de transporte se usa TCP y en la de aplicación, HTTP. Así pues, WAP 2.0 ha adoptado los protocolos de Internet. WAP 2.0 además especifica opciones tanto en TCP como en HTTP para mejorar las prestaciones de dichos protocolos sobre redes de comunicaciones móviles. Los mecanismos de seguridad usados ya son compatibles con los de Internet por lo que los problemas de seguridad de WAP 1 se resuelven. La pasarela WAP no es estrictamente necesaria en WAP 2.0, pero su presencia puede tener funciones útiles, como caché web y para dar soporte a las opciones de TCP y HTTP antes mencionadas.
Otras tecnologías relacionadas
i-mode es un entorno de aplicaciones con objetivos similares a WAP, y que ha tenido un gran éxito en su país de origen, Japón
Una tecnología complementaria es J2ME (Java2 MicroEdition). J2ME es una plataforma Java especialmente orientada a dispositivos con capacidades más reducidas que las de un ordenador personal. Dispone de varios perfiles; uno de ellos, el perfil MIDP Mobile Information Device Profile, es especialmente adecuado para teléfonos móviles. J2ME es una plataforma orientada a la ejecución de aplicaciones en el terminal móvil (aunque pueden trabajar en modo cliente-servidor interactuando con servidores en red), mientras que WAP está orientada fundamentalmente a la presentación de contenidos en el terminal (las aplicaciones se ejecutan en el servidor, y en el terminal se presenta la información y se introducen datos por parte del usuario, dado el caso).
Wap Push
Esta tecnología permite acceder mediante uno o varios SMS a la descarga de contenido alojado en un servidor WAP: aplicaciones JAVA, imágenes, melodías polifónicas, videos, etc. El funcionamiento se basa en una estructura XML que contiene la dirección o URL del contenido, la cual es compilada y enviada como un SMS binario. Este mensaje es interpretado como una página WAP que es abierta por el Navegador del teléfono móvil, permitiendo descargar el contenido enlazado
Teléfono inteligente
Un Teléfono Inteligente es un dispositivo electrónico que fusiona un teléfono celular con características similares a las de un computador personal. Casi todos los teléfonos inteligentes son celulares que soportan completamente un cliente de correo electrónico con la funcionalidad completa de un organizador personal. Una característica importante de casi todos los teléfonos inteligentes es que permiten la instalación de programas para incrementar el procesamiento de datos y la conectividad. Estas aplicaciones pueden ser desarrolladas por el fabricante del dispositivo, por el operador o por un tercero. El término "Inteligente" hace referencia a cualquier interfaz, como un teclado QWERTY en miniatura, una pantalla táctil, o simplemente el acceso seguro al correo electrónico de una compañía, como el provisto por un BlackBerry.
Definición
Los teléfonos inteligentes se distinguen por muchas características, que incluyen, pero no están limitadas a, pantallas táctiles, un sistema operativo así como la conectividad a Internet. El completo soporte al correo electrónico parece ser una característica definitiva encontrada en todos los modelos existentes y anunciados en 2007. Casi todos los teléfonos inteligentes también permiten al usuario instalar programas adicionales, normalmente inclusive desde terceros, pero algunos vendedores gustan de tildar a sus teléfonos como inteligentes aun cuando no tienen esa característica.
Entre las características más importantes están el acceso a Internet y al correo electrónico, a los programas de agenda, las cámaras integradas, administración de contactos, acelerometros y algunos programas de navegación así como ocasionalmente la habilidad de leer documentos de negocios en variedad de formatos como PDF y Microsoft Office
Historia
El primer teléfono inteligente fue diseñado por IBM en 1992 y se llamó Simón. Fue mostrado como un producto concepto en ese año en la expo COMDEX. Fue liberado al público en 1993 y comercializado por BellSouth. A parte de ser un teléfono móvil, contenía calendario, libreta de direcciones, reloj mundial, calculadora, libreta de anotaciones, correo electrónico, enviaba y recibía FAX e incluía juegos. No tenía botones físicos para marcar. En su lugar usaba una pantalla táctil para seleccionar los contactos con el dedo o para crear facsimiles y memos con un stylus opcional. El texto era ingresado con un teclado predictivo incluido en la pantalla. Para los estandares de la actualidad, el Simon sería de lejos un teléfono de gama baja.
El Nokia 9000, liberado en 1996, fue catalogado como un comunicador, pero fue discutiblemente el primero en una línea de teléfonos inteligentes. El Ericsson R380 fue vendido como un "teléfono inteligente", pero no podía ejecutar aplicaciones nativas de terceros. Aunque el Nokia 9210 fue discutiblemente el primer teléfono inteligente con sistema operativo, Nokia continuó refiriéndose a él como comunicador.
Aunque el Nokia 7650 (anunciado en el 2001) fue referido como un "smart phone" en los medios de comunicación y ahora es llamado "smartphone" en el sitio de soporte de Nokia, la prensa lo calificó como un teléfono destinado al ámbito fotográfico. El término ganó credenciales cuando en el 2002 Microsoft anunció sus sistema operativo para celulares, en ese entonces conocido como "Microsoft Windows Powered Smartphone 2002".[6]
Más de 1000 millones de celulares con cámara serán vendidos en el 2008. Los teléfonos inteligentes con soporte completo para el correo electrónico representarán cerca del 10%, es decir 100 millones de unidades.
Sistemas operativos
los sistemas operativos más usados en los teléfonos inteligentes son:
Symbian OS de Symbian Ltd. (72.40% del mercado )
Linux operating system (13.3% del mercado)
Windows Mobile from Microsoft (6.1% del mercado)
RIM BlackBerry (5.3% del mercado)
Palm OS, desarrollado por PalmSource (1.6% del mercado)
Mac OS X de Apple, Inc. (1.3% del mercado)
Definición
Los teléfonos inteligentes se distinguen por muchas características, que incluyen, pero no están limitadas a, pantallas táctiles, un sistema operativo así como la conectividad a Internet. El completo soporte al correo electrónico parece ser una característica definitiva encontrada en todos los modelos existentes y anunciados en 2007. Casi todos los teléfonos inteligentes también permiten al usuario instalar programas adicionales, normalmente inclusive desde terceros, pero algunos vendedores gustan de tildar a sus teléfonos como inteligentes aun cuando no tienen esa característica.
Entre las características más importantes están el acceso a Internet y al correo electrónico, a los programas de agenda, las cámaras integradas, administración de contactos, acelerometros y algunos programas de navegación así como ocasionalmente la habilidad de leer documentos de negocios en variedad de formatos como PDF y Microsoft Office
Historia
El primer teléfono inteligente fue diseñado por IBM en 1992 y se llamó Simón. Fue mostrado como un producto concepto en ese año en la expo COMDEX. Fue liberado al público en 1993 y comercializado por BellSouth. A parte de ser un teléfono móvil, contenía calendario, libreta de direcciones, reloj mundial, calculadora, libreta de anotaciones, correo electrónico, enviaba y recibía FAX e incluía juegos. No tenía botones físicos para marcar. En su lugar usaba una pantalla táctil para seleccionar los contactos con el dedo o para crear facsimiles y memos con un stylus opcional. El texto era ingresado con un teclado predictivo incluido en la pantalla. Para los estandares de la actualidad, el Simon sería de lejos un teléfono de gama baja.
El Nokia 9000, liberado en 1996, fue catalogado como un comunicador, pero fue discutiblemente el primero en una línea de teléfonos inteligentes. El Ericsson R380 fue vendido como un "teléfono inteligente", pero no podía ejecutar aplicaciones nativas de terceros. Aunque el Nokia 9210 fue discutiblemente el primer teléfono inteligente con sistema operativo, Nokia continuó refiriéndose a él como comunicador.
Aunque el Nokia 7650 (anunciado en el 2001) fue referido como un "smart phone" en los medios de comunicación y ahora es llamado "smartphone" en el sitio de soporte de Nokia, la prensa lo calificó como un teléfono destinado al ámbito fotográfico. El término ganó credenciales cuando en el 2002 Microsoft anunció sus sistema operativo para celulares, en ese entonces conocido como "Microsoft Windows Powered Smartphone 2002".[6]
Más de 1000 millones de celulares con cámara serán vendidos en el 2008. Los teléfonos inteligentes con soporte completo para el correo electrónico representarán cerca del 10%, es decir 100 millones de unidades.
Sistemas operativos
los sistemas operativos más usados en los teléfonos inteligentes son:
Symbian OS de Symbian Ltd. (72.40% del mercado )
Linux operating system (13.3% del mercado)
Windows Mobile from Microsoft (6.1% del mercado)
RIM BlackBerry (5.3% del mercado)
Palm OS, desarrollado por PalmSource (1.6% del mercado)
Mac OS X de Apple, Inc. (1.3% del mercado)
Bluetooth
Bluetooth es el nombre común de la especificación industrial IEEE 802.15.1, que define un estándar global de comunicación inalámbrica que posibilita la transmisión de voz y datos entre diferentes dispositivos mediante un enlace por radiofrecuencia segura, globalmente y sin licencia de corto rango. Los principales objetivos que se pretende conseguir con esta norma son:
Facilitar las comunicaciones entre equipos móviles y fijos.
Eliminar cables y conectores entre éstos.
Ofrecer la posibilidad de crear pequeñas redes inalámbricas y facilitar la sincronización de datos entre nuestros equipos personales.
Los dispositivos que con mayor intensidad utilizan esta tecnología son los de los sectores de las telecomunicaciones y la informática personal, como PDAs, teléfonos celulares, computadoras portátiles, PCs, impresoras y cámaras digitales.
La tecnología Bluetooth comprende hardware, software y requerimientos de interoperatividad, por lo que para su desarrollo ha sido necesaria la participación de los principales fabricantes de los sectores de las telecomunicaciones y la informática, tales como: Sony Ericsson, Nokia, Motorola, Toshiba, IBM e Intel, entre otros. Posteriormente se han ido incorporando muchas más compañías, y se prevé que próximamente lo hagan también empresas de sectores tan variados como automatización industrial, maquinaria, ocio y entretenimiento, fabricantes de juguetes, electrodomésticos, etc., con lo que en poco tiempo se nos presentará un panorama de total conectividad de nuestros aparatos tanto en casa como en el trabajo.
Historia
Un auricular para teléfono móvil por BluetoothEl nombre procede del rey danés y noruego Harald Blåtand cuya traducción al inglés sería Harold Bluetooth (Diente Azul, aunque en lengua danesa significa 'de tez oscura') conocido por buen comunicador y por unificar las tribus noruegas, suecas y danesas.
De la misma manera, Bluetooth intenta unir diferentes tecnologías como las de las computadoras, los teléfonos móviles y el resto de periféricos. El símbolo de Bluetooth es la unión de las runas nórdicas H y B.
En 1994, Ericsson inició un estudio para investigar la viabilidad de una nueva interfaz de bajo costo y consumo para la interconexión vía radio (eliminando así cables) entre dispositivos como teléfonos móviles y otros accesorios. El estudio partía de un largo proyecto que investigaba unos multicomunicadores conectados a una red celular, hasta que se llegó a un enlace de radio de corto alcance, llamado MC link. Conforme este proyecto avanzaba se fue haciendo claro que éste tipo de enlace podía ser utilizado ampliamente en un gran número de aplicaciones, ya que tenía como principal virtud que se basaba en un chip de radio.
El SIG de Bluetooth
El SIG (Special Interest Group) de Bluetooth es un grupo de compañías que trabajan juntas para desarrollar, promover, definir y publicar las especificaciones de esta tecnología inalámbrica a corta distancia para la conexión entre dispositivos móviles, así como gestionar los programas de calidad para que los usuarios disfruten de más prestaciones.
Este grupo se fundó en febrero de 1999 por estos promotores:
- Ericsson Mobile Communications AB.
- Intel Corporation.
- IBM Corporation.
- Toshiba Corporation.
- Nokia Mobile Phones.
En mayo del mismo año, se invitó a otras compañías para participar en el grupo, publicando la versión 1.0 de las especificaciones Bluetooth en julio de 1999. En diciembre, el núcleo inicial de promotores admitió a otras cuatro grandes compañías:
- Microsoft.
- Lucent.
- 3COM.
- Motorola.
Al ser partícipes del SIG, las compañías pueden dotar de Bluetooth a sus productos con la garantía que ofrece el pertenecer al grupo y conocer las especificaciones técnicas de la tecnología, además de poder utilizar libremente la banda radio de Bluetooth (2,4 GHz) mientras que las compañías externas no pueden aplicar la tecnología al no tener su patente.
El SIG creció hasta llegar a más de 1800 miembros en abril de 2000.1
En octubre de 2006, Nokia anunció el lanzamiento de Wibree como complemento de Bluetooth, dedicándolo a dispositivos que precisan aún menor consumo de energía.
Descripción
Apple Mighty Mouse con tecnología Bluetooth
Ejemplo de Tecnología BluetoothBluetooth proporciona una vía de interconexión inalámbrica entre diversos aparatos que tengan dentro de sí esta tecnología, como móviles (Nokia 6600), consolas (Nokia N-Gage), dispositivos PDA, cámaras digitales, computadoras portátiles, impresoras, o simplemente cualquier dispositivo que un fabricante considere oportuno, usando siempre una conexión segura de radio de muy corto alcance. El alcance que logran tener estos dispositivos es de 10 metros para ahorrar energía ya que generalmente estos dispositivos utilizan mayoritariamente baterías. Sin embargo, se puede llegar a un alcance de hasta 100 metros (similar a Wi-Fi) pero aumentando el consumo energético considerablemente. Para mejorar la comunicación es recomendable que nada físico, como por ejemplo una pared, se interponga.
El primer objetivo para los productos Bluetooth de primera generación eran los entornos de la gente de negocios que viaja frecuentemente. Esto originaba una serie de cuestiones previas que deberían solucionarse tales como:
El sistema debería operar en todo el mundo.
El emisor de radio deberá consumir poca energía, ya que debe integrarse en equipos alimentados por baterías.
La conexión deberá soportar voz y datos, y por lo tanto aplicaciones multimedia.
La tecnología debería tener un bajo costo. Como objetivo se quiso alcanzar los 5 US$ por dispositivo.
Muchos celulares han adquirido esta característica que por lo general es un gran avance.
La tecnología
La especificación de Bluetooth define un canal de comunicación de máximo 720 kb/s (1 Mbps de capacidad bruta) con rango óptimo de 10 metros (opcionalmente 100 m con repetidores).
La frecuencia de radio con la que trabaja está en el rango de 2,4 a 2,48 GHz con amplio espectro y saltos de frecuencia con posibilidad de transmitir en Full Duplex con un máximo de 1600 saltos/s. Los saltos de frecuencia se dan entre un total de 79 frecuencias con intervalos de 1Mhz; esto permite dar seguridad y robustez.
La potencia de salida para transmitir a una distancia máxima de 10 metros es de 0 dBm (1 mW), mientras que la versión de largo alcance transmite entre 20 y 30 dBm (entre 100 mW y 1 W).
Para lograr alcanzar el objetivo de bajo consumo y bajo costo, se ideó una solución que se puede implementar en un solo chip utilizando circuitos CMOS. De esta manera, se logró crear una solución de 9x9 mm y que consume aproximadamente 97% menos energía que un teléfono celular común.
El protocolo de banda base (canales simples por línea) combina conmutación de circuitos y paquetes. Para asegurar que los paquetes no lleguen fuera de orden, los slots pueden ser reservados por paquetes síncronos, un salto diferente de señal es usado para cada paquete. Por otro lado, la conmutación de circuitos puede ser asíncrona o síncrona. Tres canales de datos síncronos (voz), o un canal de datos síncrono y uno asíncrono, pueden ser soportados en un solo canal. Cada canal de voz puede soportar una tasa de transferencia de 64 kb/s en cada sentido, la cual es suficientemente adecuada para la transmisión de voz. Un canal asíncrono puede transmitir como mucho 721 kb/s en una dirección y 56 kb/s en la dirección opuesta, sin embargo, para una conexión asíncrona es posible soportar 432,6 kb/s en ambas direcciones si el enlace es simétrico.
Arquitectura Hardware
El Hardware Que compone el dispositivo Bluetooth esta compuesto por dos partes:
un dispositivo de radio, encargado de modular y transmitir la señal
un controlador digital, compuesto por una CPU, por un procesador de señales digitales (DSP - Digital Signal Processor) llamado Link Controller (o controlador de Enlace) y de los interfaces con el dispositivo anfitrión.
El LC o Link Controller está encargado de hacer el procesamiento de la banda base y del manejo de los protocolos ARQ y FEC de capa física. Además, se encarga de las funciones de transferencia (tanto asíncrona como síncrona), codificación de Audio y cifrado de datos.
El CPU del dispositivo se encarga de atender las instrucciones relacionadas con Bluetooth del dispositivo anfitrión, para así simplificar su operación. Para ello, sobre el CPU corre un software denominado Link Manager que tiene la función de comunicarse con otros dispositivos por medio del protocolo LMP.
Entre las tareas realizadas por el LC y el Link Manager, destacan las siguientes: - Envío y Recepción de Datos. - Empaginamiento y Peticiones. - Determinación de Conexiones. - Autenticación. - Negociación y determinación de tipos de enlace. - Determinación del tipo de cuerpo de cada paquete1. - Ubicación del dispositivo en modo sniff o hold.
Versiones
Bluetooth v.1.1
Bluetooth v.1.2
Bluetooth v.2.0
Bluetooth v.2.1
La versión 1.2, a diferencia de la 1.1, provee una solución inalámbrica complementaria para co-existir bluetooth y Wi-Fi en el espectro de los 2.4 GHz, sin interferencia entre ellos.
La versión 1.2 usa la técnica "Adaptive Frequency Hopping (AFH)", que ejecuta una transmisión más eficiente y un cifrado más seguro. Para mejorar las experiencias de los usuarios, la V1.2 ofrece una calidad de voz (Voice Quality - Enhanced Voice Processing) con menor ruido ambiental, y provee una más rápida configuración de la comunicación con los otros dispositivos bluetooth dentro del rango del alcance, como pueden ser PDAs, HIDs (Human Interface Devices), computadoras portátiles, computadoras de escritorio, Headsets, impresoras y celulares.
La versión 2.0, creada para ser una especificación separada, principalmente incorpora la técnica "Enhanced Data Rate" (EDR) que le permite mejorar las velocidades de transmisión en hasta 3Mbps a la vez que intenta solucionar algunos errores de la especificación 1.2.
La version 2.1, simplifica los pasos para crear la conexión entre dispositivos, además el consumo de potencia es 5 veces menor.
Usos y aplicaciones
Conexión sin cables entre los celulares y equipos de manos libres y kit para vehículos.
Red inalámbrica en espacios reducidos donde no sea tan importante un ancho de banda grande.
Comunicación sin cables entre la computadora y dispositivos de entrada y salida. Mayormente impresora, teclado y mouse.
Transferencia de ficheros entre dispositivos vía OBEX.
Transferencia de fichas de contactos, citas y recordatorios entre dispositivos vía OBEX.
Reemplazo de la tradicional comunicación por cable entre equipos GPS y equipamiento médico.
Controles remotos (tradicionalmente dominado por el infrarrojo)
Enviar pequeñas publicidades entre anunciantes y dispositivos con bluetooth. Un negocio podría enviar publicidad a teléfonos móviles cuyo bluetooth (los que lo posean) estuviera activado al pasar cerca.
Las consolas Sony Playstation 3 y Nintendo Wii traen bluetooth para utilizar mandos inalámbricos.
La tecnología de Bluetooth permite conectar todos los periféricos de la oficina vía inalámbrica. Conectar el PC o el portátil con las impresoras, los escáneres y los faxes sin preocuparse por los cables. Puedes aumentar tu libertad conectando tu mouse o el teclado vía inalámbrica con tu computadora. Las cámaras fotográficas digitales con Bluetooth pueden enviar imágenes y/o video a cualquier lugar sin tener que conectar la cámara con el teléfono móvil. El Bluetooth permite que haya teléfonos tribanda. Cuando el móvil se encuentra en movimiento funciona como siempre (utilizando la red de células) y cuando se encuentra cerca de otro teléfono con Bluetooth funciona como una radio (hablar entre móviles sin usar la red de telefonía móvil).
Bluetooth vs. Wi-Fi
Bluetooth y Wi-Fi cubren necesidades distintas en los entornos domésticos actuales: desde la creación de redes y las labores de impresión a la transferencia de ficheros entre PDA's y ordenadores personales. Ambas tecnologías operan en las bandas de frecuencia no reguladas.
Bluetooth
Bluetooth se utiliza principalmente en un gran número de productos tales como teléfonos, impresoras, módems y auriculares. Su uso es adecuado cuando puede haber dos o más dispositivos en un área reducida sin grandes necesidades de ancho de banda. Su uso más común está integrado en teléfonos y PDA's, bien por medio de unos auriculares Bluetooth o en transferencia de ficheros.
Bluetooth tiene la ventaja de simplificar el descubrimiento y configuración de los dispositivos, ya que éstos pueden indicar a otros los servicios que ofrecen, lo que redunda en la accesibilidad de los mismos sin un control explícito de direcciones de red, permisos y otros aspectos típicos de redes tradicionales.
Wi-Fi
Wi-Fi es similar a la red Ethernet tradicional y como tal el establecimiento de comunicación necesita una configuración previa. Utiliza el mismo espectro de frecuencia que Bluetooth con una potencia de salida mayor que lleva a conexiones más sólidas. A veces se denomina a Wi-Fi la “Ethernet sin cables”. Aunque esta descripción no es muy precisa, da una idea de sus ventajas e inconvenientes en comparación a otras alternativas. Se adecua mejor para redes de propósito general: permite conexiones más rápidas, un rango de distancias mayor y mejores mecanismos de seguridad.
Puede compararse la eficiencia de varios protocolos de transmisión inalámbrica, como Bluetooth y Wi-Fi, por medio de la capacidad espacial (bits por segundo y metro cuadrado).
Clases de dispositivo
La clasificación de los dispositivos bluetooth como "Clase 1", "Clase 2" o "Clase 3" es únicamente una referencia de la potencia de trasmisión del dispositivo, siendo totalmente compatibles los dispositivos de una clase con los de la otra.
Los dispositivos de Clase 1 se definen como con un alcance de 100 metros, mientras que los de Clase 2 llega a los 20/30 metros, y los de Clase 3 a un metro aproximadamente. Si un dispositivo de clase 1 desea conectarse con uno de clase 2, deberán colocarse la distancia del alcance del de clase 2, ya que por más que el otro sea clase 1, debe ponerse a la distancia donde llega el de clase 2.
Facilitar las comunicaciones entre equipos móviles y fijos.
Eliminar cables y conectores entre éstos.
Ofrecer la posibilidad de crear pequeñas redes inalámbricas y facilitar la sincronización de datos entre nuestros equipos personales.
Los dispositivos que con mayor intensidad utilizan esta tecnología son los de los sectores de las telecomunicaciones y la informática personal, como PDAs, teléfonos celulares, computadoras portátiles, PCs, impresoras y cámaras digitales.
La tecnología Bluetooth comprende hardware, software y requerimientos de interoperatividad, por lo que para su desarrollo ha sido necesaria la participación de los principales fabricantes de los sectores de las telecomunicaciones y la informática, tales como: Sony Ericsson, Nokia, Motorola, Toshiba, IBM e Intel, entre otros. Posteriormente se han ido incorporando muchas más compañías, y se prevé que próximamente lo hagan también empresas de sectores tan variados como automatización industrial, maquinaria, ocio y entretenimiento, fabricantes de juguetes, electrodomésticos, etc., con lo que en poco tiempo se nos presentará un panorama de total conectividad de nuestros aparatos tanto en casa como en el trabajo.
Historia
Un auricular para teléfono móvil por BluetoothEl nombre procede del rey danés y noruego Harald Blåtand cuya traducción al inglés sería Harold Bluetooth (Diente Azul, aunque en lengua danesa significa 'de tez oscura') conocido por buen comunicador y por unificar las tribus noruegas, suecas y danesas.
De la misma manera, Bluetooth intenta unir diferentes tecnologías como las de las computadoras, los teléfonos móviles y el resto de periféricos. El símbolo de Bluetooth es la unión de las runas nórdicas H y B.
En 1994, Ericsson inició un estudio para investigar la viabilidad de una nueva interfaz de bajo costo y consumo para la interconexión vía radio (eliminando así cables) entre dispositivos como teléfonos móviles y otros accesorios. El estudio partía de un largo proyecto que investigaba unos multicomunicadores conectados a una red celular, hasta que se llegó a un enlace de radio de corto alcance, llamado MC link. Conforme este proyecto avanzaba se fue haciendo claro que éste tipo de enlace podía ser utilizado ampliamente en un gran número de aplicaciones, ya que tenía como principal virtud que se basaba en un chip de radio.
El SIG de Bluetooth
El SIG (Special Interest Group) de Bluetooth es un grupo de compañías que trabajan juntas para desarrollar, promover, definir y publicar las especificaciones de esta tecnología inalámbrica a corta distancia para la conexión entre dispositivos móviles, así como gestionar los programas de calidad para que los usuarios disfruten de más prestaciones.
Este grupo se fundó en febrero de 1999 por estos promotores:
- Ericsson Mobile Communications AB.
- Intel Corporation.
- IBM Corporation.
- Toshiba Corporation.
- Nokia Mobile Phones.
En mayo del mismo año, se invitó a otras compañías para participar en el grupo, publicando la versión 1.0 de las especificaciones Bluetooth en julio de 1999. En diciembre, el núcleo inicial de promotores admitió a otras cuatro grandes compañías:
- Microsoft.
- Lucent.
- 3COM.
- Motorola.
Al ser partícipes del SIG, las compañías pueden dotar de Bluetooth a sus productos con la garantía que ofrece el pertenecer al grupo y conocer las especificaciones técnicas de la tecnología, además de poder utilizar libremente la banda radio de Bluetooth (2,4 GHz) mientras que las compañías externas no pueden aplicar la tecnología al no tener su patente.
El SIG creció hasta llegar a más de 1800 miembros en abril de 2000.1
En octubre de 2006, Nokia anunció el lanzamiento de Wibree como complemento de Bluetooth, dedicándolo a dispositivos que precisan aún menor consumo de energía.
Descripción
Apple Mighty Mouse con tecnología Bluetooth
Ejemplo de Tecnología BluetoothBluetooth proporciona una vía de interconexión inalámbrica entre diversos aparatos que tengan dentro de sí esta tecnología, como móviles (Nokia 6600), consolas (Nokia N-Gage), dispositivos PDA, cámaras digitales, computadoras portátiles, impresoras, o simplemente cualquier dispositivo que un fabricante considere oportuno, usando siempre una conexión segura de radio de muy corto alcance. El alcance que logran tener estos dispositivos es de 10 metros para ahorrar energía ya que generalmente estos dispositivos utilizan mayoritariamente baterías. Sin embargo, se puede llegar a un alcance de hasta 100 metros (similar a Wi-Fi) pero aumentando el consumo energético considerablemente. Para mejorar la comunicación es recomendable que nada físico, como por ejemplo una pared, se interponga.
El primer objetivo para los productos Bluetooth de primera generación eran los entornos de la gente de negocios que viaja frecuentemente. Esto originaba una serie de cuestiones previas que deberían solucionarse tales como:
El sistema debería operar en todo el mundo.
El emisor de radio deberá consumir poca energía, ya que debe integrarse en equipos alimentados por baterías.
La conexión deberá soportar voz y datos, y por lo tanto aplicaciones multimedia.
La tecnología debería tener un bajo costo. Como objetivo se quiso alcanzar los 5 US$ por dispositivo.
Muchos celulares han adquirido esta característica que por lo general es un gran avance.
La tecnología
La especificación de Bluetooth define un canal de comunicación de máximo 720 kb/s (1 Mbps de capacidad bruta) con rango óptimo de 10 metros (opcionalmente 100 m con repetidores).
La frecuencia de radio con la que trabaja está en el rango de 2,4 a 2,48 GHz con amplio espectro y saltos de frecuencia con posibilidad de transmitir en Full Duplex con un máximo de 1600 saltos/s. Los saltos de frecuencia se dan entre un total de 79 frecuencias con intervalos de 1Mhz; esto permite dar seguridad y robustez.
La potencia de salida para transmitir a una distancia máxima de 10 metros es de 0 dBm (1 mW), mientras que la versión de largo alcance transmite entre 20 y 30 dBm (entre 100 mW y 1 W).
Para lograr alcanzar el objetivo de bajo consumo y bajo costo, se ideó una solución que se puede implementar en un solo chip utilizando circuitos CMOS. De esta manera, se logró crear una solución de 9x9 mm y que consume aproximadamente 97% menos energía que un teléfono celular común.
El protocolo de banda base (canales simples por línea) combina conmutación de circuitos y paquetes. Para asegurar que los paquetes no lleguen fuera de orden, los slots pueden ser reservados por paquetes síncronos, un salto diferente de señal es usado para cada paquete. Por otro lado, la conmutación de circuitos puede ser asíncrona o síncrona. Tres canales de datos síncronos (voz), o un canal de datos síncrono y uno asíncrono, pueden ser soportados en un solo canal. Cada canal de voz puede soportar una tasa de transferencia de 64 kb/s en cada sentido, la cual es suficientemente adecuada para la transmisión de voz. Un canal asíncrono puede transmitir como mucho 721 kb/s en una dirección y 56 kb/s en la dirección opuesta, sin embargo, para una conexión asíncrona es posible soportar 432,6 kb/s en ambas direcciones si el enlace es simétrico.
Arquitectura Hardware
El Hardware Que compone el dispositivo Bluetooth esta compuesto por dos partes:
un dispositivo de radio, encargado de modular y transmitir la señal
un controlador digital, compuesto por una CPU, por un procesador de señales digitales (DSP - Digital Signal Processor) llamado Link Controller (o controlador de Enlace) y de los interfaces con el dispositivo anfitrión.
El LC o Link Controller está encargado de hacer el procesamiento de la banda base y del manejo de los protocolos ARQ y FEC de capa física. Además, se encarga de las funciones de transferencia (tanto asíncrona como síncrona), codificación de Audio y cifrado de datos.
El CPU del dispositivo se encarga de atender las instrucciones relacionadas con Bluetooth del dispositivo anfitrión, para así simplificar su operación. Para ello, sobre el CPU corre un software denominado Link Manager que tiene la función de comunicarse con otros dispositivos por medio del protocolo LMP.
Entre las tareas realizadas por el LC y el Link Manager, destacan las siguientes: - Envío y Recepción de Datos. - Empaginamiento y Peticiones. - Determinación de Conexiones. - Autenticación. - Negociación y determinación de tipos de enlace. - Determinación del tipo de cuerpo de cada paquete1. - Ubicación del dispositivo en modo sniff o hold.
Versiones
Bluetooth v.1.1
Bluetooth v.1.2
Bluetooth v.2.0
Bluetooth v.2.1
La versión 1.2, a diferencia de la 1.1, provee una solución inalámbrica complementaria para co-existir bluetooth y Wi-Fi en el espectro de los 2.4 GHz, sin interferencia entre ellos.
La versión 1.2 usa la técnica "Adaptive Frequency Hopping (AFH)", que ejecuta una transmisión más eficiente y un cifrado más seguro. Para mejorar las experiencias de los usuarios, la V1.2 ofrece una calidad de voz (Voice Quality - Enhanced Voice Processing) con menor ruido ambiental, y provee una más rápida configuración de la comunicación con los otros dispositivos bluetooth dentro del rango del alcance, como pueden ser PDAs, HIDs (Human Interface Devices), computadoras portátiles, computadoras de escritorio, Headsets, impresoras y celulares.
La versión 2.0, creada para ser una especificación separada, principalmente incorpora la técnica "Enhanced Data Rate" (EDR) que le permite mejorar las velocidades de transmisión en hasta 3Mbps a la vez que intenta solucionar algunos errores de la especificación 1.2.
La version 2.1, simplifica los pasos para crear la conexión entre dispositivos, además el consumo de potencia es 5 veces menor.
Usos y aplicaciones
Conexión sin cables entre los celulares y equipos de manos libres y kit para vehículos.
Red inalámbrica en espacios reducidos donde no sea tan importante un ancho de banda grande.
Comunicación sin cables entre la computadora y dispositivos de entrada y salida. Mayormente impresora, teclado y mouse.
Transferencia de ficheros entre dispositivos vía OBEX.
Transferencia de fichas de contactos, citas y recordatorios entre dispositivos vía OBEX.
Reemplazo de la tradicional comunicación por cable entre equipos GPS y equipamiento médico.
Controles remotos (tradicionalmente dominado por el infrarrojo)
Enviar pequeñas publicidades entre anunciantes y dispositivos con bluetooth. Un negocio podría enviar publicidad a teléfonos móviles cuyo bluetooth (los que lo posean) estuviera activado al pasar cerca.
Las consolas Sony Playstation 3 y Nintendo Wii traen bluetooth para utilizar mandos inalámbricos.
La tecnología de Bluetooth permite conectar todos los periféricos de la oficina vía inalámbrica. Conectar el PC o el portátil con las impresoras, los escáneres y los faxes sin preocuparse por los cables. Puedes aumentar tu libertad conectando tu mouse o el teclado vía inalámbrica con tu computadora. Las cámaras fotográficas digitales con Bluetooth pueden enviar imágenes y/o video a cualquier lugar sin tener que conectar la cámara con el teléfono móvil. El Bluetooth permite que haya teléfonos tribanda. Cuando el móvil se encuentra en movimiento funciona como siempre (utilizando la red de células) y cuando se encuentra cerca de otro teléfono con Bluetooth funciona como una radio (hablar entre móviles sin usar la red de telefonía móvil).
Bluetooth vs. Wi-Fi
Bluetooth y Wi-Fi cubren necesidades distintas en los entornos domésticos actuales: desde la creación de redes y las labores de impresión a la transferencia de ficheros entre PDA's y ordenadores personales. Ambas tecnologías operan en las bandas de frecuencia no reguladas.
Bluetooth
Bluetooth se utiliza principalmente en un gran número de productos tales como teléfonos, impresoras, módems y auriculares. Su uso es adecuado cuando puede haber dos o más dispositivos en un área reducida sin grandes necesidades de ancho de banda. Su uso más común está integrado en teléfonos y PDA's, bien por medio de unos auriculares Bluetooth o en transferencia de ficheros.
Bluetooth tiene la ventaja de simplificar el descubrimiento y configuración de los dispositivos, ya que éstos pueden indicar a otros los servicios que ofrecen, lo que redunda en la accesibilidad de los mismos sin un control explícito de direcciones de red, permisos y otros aspectos típicos de redes tradicionales.
Wi-Fi
Wi-Fi es similar a la red Ethernet tradicional y como tal el establecimiento de comunicación necesita una configuración previa. Utiliza el mismo espectro de frecuencia que Bluetooth con una potencia de salida mayor que lleva a conexiones más sólidas. A veces se denomina a Wi-Fi la “Ethernet sin cables”. Aunque esta descripción no es muy precisa, da una idea de sus ventajas e inconvenientes en comparación a otras alternativas. Se adecua mejor para redes de propósito general: permite conexiones más rápidas, un rango de distancias mayor y mejores mecanismos de seguridad.
Puede compararse la eficiencia de varios protocolos de transmisión inalámbrica, como Bluetooth y Wi-Fi, por medio de la capacidad espacial (bits por segundo y metro cuadrado).
Clases de dispositivo
La clasificación de los dispositivos bluetooth como "Clase 1", "Clase 2" o "Clase 3" es únicamente una referencia de la potencia de trasmisión del dispositivo, siendo totalmente compatibles los dispositivos de una clase con los de la otra.
Los dispositivos de Clase 1 se definen como con un alcance de 100 metros, mientras que los de Clase 2 llega a los 20/30 metros, y los de Clase 3 a un metro aproximadamente. Si un dispositivo de clase 1 desea conectarse con uno de clase 2, deberán colocarse la distancia del alcance del de clase 2, ya que por más que el otro sea clase 1, debe ponerse a la distancia donde llega el de clase 2.
Telefonía móvil 3G
3G (o 3-G) es una abreviatura para tercera-generación de telefonía móvil. Los servicios asociados con la tercera generación proporcionan la posibilidad para transferir tanto voz y datos (una llamada telefónica) y datos no-voz (como la descarga de programas, intercambio de email, y mensajería instantánea).
Inicialmente la instalación de redes 3G fue lenta. Esto se debió a que los operadores requieren adquirir una licencia adicional para un espectro de frecuencias diferente al que era utilizado por las tecnologías anteriores 2G. El primer pais en implementar una red comercial 3G a gran escala fue Japón. En la actualidad, existen 164 redes comerciales en 73 países usando la tecnología
Tecnología
Los estándares en 3G utilizan CDMA para compartir el espectro entre usuarios. Se define un ancho de banda mayor, 5 MHz, el cual permite incrementar las velocidades de descarga de datos y el desempeño en general. Aunque inicialmente se especificó una velocidad de 384 Kbit/s, La evolución de la tecnología permite ofrecer al suscriptor velocidades de descarga superiores a 3 Mbit/s.
3GPP3
GPP es la abreviatura de 3rd Generation Partnership Project[www.3gpp.org 3rd Generation Partnership Project]. Esta organización realiza la supervisión del proceso de elaboración de estándares relacionados con 3G.
Estándares en 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 UMTS (Universal Mobile Telephone System), basado en la tecnología W-CDMA. UMTS está gestionado por la organización 3GPP, también responsable de GSM, GPRS y EDGE.
En 3G también está prevista la evolución de redes 2G y 2.5G. GSM y TDMA IS-136 son reemplazadas por UMTS, las redes cdmaOne evolucionan a IS-95.
EvDO es una evolución muy común de redes 2G y 2.5G basadas en CDMA2000
IP EN 3G
IP en 3G, está basado en paquetes, lo cual en términos simples significa que los usuarios pueden estar “en línea” todo el tiempo pero sin tener que pagar hasta que hagamos verdaderamente una transmisión de datos. La naturaleza “sin conexión“ de IP realiza el acceso mucho más rápido ya que la descarga de archivos toma solo unos segundos y nos podemos conectar a nuestra red con solo un clic. 3G tiene soporte de conmutación de paquetes IP y soporte IP para videojuegos, comercio electrónico, video y audio.
Ventajas y desventajas de IP en 3G
Ventajas
IP basado en paquetes, pues solo pagas en función de la descarga lo que supone relativamente un menor costo. Aunque dependiendo del tipo de usuario también se podría calificar como desventaja.
Más velocidad de acceso.
UMTS, sumado al soporte de protocolo de Internet (IP), se combinan poderosamente para prestar servicios multimedia y nuevas aplicaciones de banda ancha, tales como servicios de video-telefonía y video-conferencia.
Desventajas
Cobertura limitada.
No orientado a conexión. Cada uno de los paquetes pueden seguir rutas distintas entre el origen y el destino, por lo que pueden llegar desordenados o duplicados.
Sin embargo el hecho de no ser orientado a conexión tiene la ventaja de que no se satura la red. Además para elegir la ruta existen algoritmos que "escogen" qué ruta es mejor, estos algoritmos se basan en la calidad del canal, en la velocidad del mismo y, en algunos, oportunidad hasta en 4 factores (todos ellos configurables) para que un paquete "escoja" una ruta.
Evoluciones
3.5G
Evolución de la tecnología 3G usando HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) que permite velocidades bajada de hasta 14,4 Mbps.
3.75G
Evolución de la tecnología 3G usando HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) que permitirá velocidades subida de hasta 5.8 Mbps. pero solo en 3G
Inicialmente la instalación de redes 3G fue lenta. Esto se debió a que los operadores requieren adquirir una licencia adicional para un espectro de frecuencias diferente al que era utilizado por las tecnologías anteriores 2G. El primer pais en implementar una red comercial 3G a gran escala fue Japón. En la actualidad, existen 164 redes comerciales en 73 países usando la tecnología
Tecnología
Los estándares en 3G utilizan CDMA para compartir el espectro entre usuarios. Se define un ancho de banda mayor, 5 MHz, el cual permite incrementar las velocidades de descarga de datos y el desempeño en general. Aunque inicialmente se especificó una velocidad de 384 Kbit/s, La evolución de la tecnología permite ofrecer al suscriptor velocidades de descarga superiores a 3 Mbit/s.
3GPP3
GPP es la abreviatura de 3rd Generation Partnership Project[www.3gpp.org 3rd Generation Partnership Project]. Esta organización realiza la supervisión del proceso de elaboración de estándares relacionados con 3G.
Estándares en 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 UMTS (Universal Mobile Telephone System), basado en la tecnología W-CDMA. UMTS está gestionado por la organización 3GPP, también responsable de GSM, GPRS y EDGE.
En 3G también está prevista la evolución de redes 2G y 2.5G. GSM y TDMA IS-136 son reemplazadas por UMTS, las redes cdmaOne evolucionan a IS-95.
EvDO es una evolución muy común de redes 2G y 2.5G basadas en CDMA2000
IP EN 3G
IP en 3G, está basado en paquetes, lo cual en términos simples significa que los usuarios pueden estar “en línea” todo el tiempo pero sin tener que pagar hasta que hagamos verdaderamente una transmisión de datos. La naturaleza “sin conexión“ de IP realiza el acceso mucho más rápido ya que la descarga de archivos toma solo unos segundos y nos podemos conectar a nuestra red con solo un clic. 3G tiene soporte de conmutación de paquetes IP y soporte IP para videojuegos, comercio electrónico, video y audio.
Ventajas y desventajas de IP en 3G
Ventajas
IP basado en paquetes, pues solo pagas en función de la descarga lo que supone relativamente un menor costo. Aunque dependiendo del tipo de usuario también se podría calificar como desventaja.
Más velocidad de acceso.
UMTS, sumado al soporte de protocolo de Internet (IP), se combinan poderosamente para prestar servicios multimedia y nuevas aplicaciones de banda ancha, tales como servicios de video-telefonía y video-conferencia.
Desventajas
Cobertura limitada.
No orientado a conexión. Cada uno de los paquetes pueden seguir rutas distintas entre el origen y el destino, por lo que pueden llegar desordenados o duplicados.
Sin embargo el hecho de no ser orientado a conexión tiene la ventaja de que no se satura la red. Además para elegir la ruta existen algoritmos que "escogen" qué ruta es mejor, estos algoritmos se basan en la calidad del canal, en la velocidad del mismo y, en algunos, oportunidad hasta en 4 factores (todos ellos configurables) para que un paquete "escoja" una ruta.
Evoluciones
3.5G
Evolución de la tecnología 3G usando HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) que permite velocidades bajada de hasta 14,4 Mbps.
3.75G
Evolución de la tecnología 3G usando HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) que permitirá velocidades subida de hasta 5.8 Mbps. pero solo en 3G
TECNOLOGÍA CELULAR
La telefonía móvil, también llamada telefonía celular, básicamente está formada por dos grandes partes: una red de comunicaciones (o red de telefonía móvil) y los terminales (o teléfonos móviles) que permiten el acceso a dicha red.
El teléfono móvil o celular (designación usada en Latinoamérica) fue inventado en 1947 por la empresa norteamericana AT&T, pero no se hizo portátil de manera práctica hasta 1983 cuando Motorola culmina el proyecto DynaTAC 8000X, que es presentado oficialmente en 1984. El DynaTAC 8000X pesaba cerca de 1 kg, tenía un tamaño de 33.02x4,445x8,89 centímetros (13 x 1,75 x 3,5 pulgadas), y rendía una hora de comunicación y ocho horas en stand-by, con pantalla de LED.
El teléfono móvil consiste en un dispositivo de comunicación electrónico con las mismas capacidades básicas de un teléfono de línea telefónica convencional. Además de ser portátil es inalámbrico al no requerir cables conductores para su conexión a la red telefónica.
La red de telefonía móvil consiste en un sistema telefónico en el que mediante la combinación de una red de estaciones transmisoras-receptoras de radio (repetidores ó también llamados estaciones base) y una serie de centrales telefónicas de conmutación, se posibilita la comunicación entre terminales telefónicos portátiles (teléfonos móviles) o entre terminales portátiles y teléfonos de la red fija tradicional.
El empleo de la palabra celular referido a la telefonía móvil, deriva del hecho de que las estaciones base, que enlazan vía radio los teléfonos móviles con los controladores de estaciones base, están dispuestas en forma de una malla, formando lo que en inglés se ha denominado como cell y en latinoamérica se ha traducido erróneamente (aunque ya aceptado socialmente) como células, debido a la doble traducción de la palabra inglesa original (siendo celdas una traducción más correcta, haciendo alusión a la forma geométrica que forma la malla de telecomunicaciones). Así, cada repetidor está situada en los vértices de estas celdas y tiene asignado un grupo de frecuencias de transmisión y recepción propio. Como el número de frecuencias es limitado, con esta disposición es posible reutilizar las mismas frecuencias en otras celdas, siempre que no sean adyacentes, para evitar interferencia entre ellas.
No obstante, el término móvil es de uso generalizado en España, mientras que celular se usa ampliamente en Iberoamérica. De la misma forma que en Reino Unido se dice mobile phone, y en EEUU se conoce como cell phone.
Hay que dejar constancia de que en castellano el término "móvil", aplicado a este tipo de teléfonos, es incorrecto. Según el DRAE, "móvil" es aquello "que puede moverse o se mueve por sí mismo", condición que no se da por ahora en ningún teléfono. "Móvil" no es sinónimo de "portátil", que es el término que corresponde. Básicamente, en España no se usa el término celular ya que suena bastante mal y es un calco estadounidense..
Básicamente existen dos tipos de redes de telefonía móvil:
Red de telefonía móvil analógica (FDMA/FDD). Como su propio nombre indica, en esta red la comunicación se realiza mediante señales analógicas tanto en el tramo radioeléctrico como en el terrestre. En su primera versión funcionó en la banda radioeléctrica de los 450 MHz, trabajando posteriormente en la banda de los 900 MHz. En España la red de telefonía móvil analógica fue retirada de servicio a partir del 31 de diciembre de 2003.
Red de telefonía móvil digital (TDMA/FDD). En esta red la comunicación se realiza mediante señales digitales, lo que permite optimizar tanto el aprovechamiento de las bandas de radiofrecuencia como la calidad de transmisión. Su exponente más significativo en el ámbito público es el estándar GSM, así como la tercera generación de telefonía móvil o 3G, UMTS. Funciona en las bandas de 850/900 y 1800/1900 MHz en el estándar GSM y en la banda de 2000 MHz en UMTS. En 2004 llegó a los 1000 millones de usuarios. Hay otros varios estándares digitales, presentes en América y Asia, con distintas denominaciones, como por ejemplo el sistema PCS en Japón, el IS-95 en EEUU y algunos países de América Latina (el cual utiliza la primera versión comercial de la tecnología CDMA, utilizada también por las posteriores tecnologías 3G), o el D-AMPS en EEUU. Esta no es una lista extensiva. En el ámbito privado y de servicios de emergencias como policía, bomberos y servicios de ambulancias se utilizan los estándares Tetrapol y TErrestrial Trunked RAdio (TETRA) en diferentes bandas de frecuencia.
Evolución y convergencia tecnológica [editar]La evolución del teléfono móvil ha permitido disminuir su tamaño y peso, desde ese primer teléfono móvil en 1983 que pesaba 780 gramos, a los actuales más compactos y con mayores prestaciones de servicio. El desarrollo de baterías más pequeñas y de mayor duración, pantallas más nítidas y de colores, la incorporación de software más amigable, hacen del teléfono móvil un elemento muy apreciado en la vida moderna.
El avance de la tecnología ha hecho que estos aparatos incorporen funciones que no hace mucho parecían futuristas, como juegos, reproducción de música MP3 y otros formatos, correo electrónico, SMS, agenda electrónica PDA, fotografía digital y video digital, videollamada, navegación por Internet y hasta Televisión digital. Las compañías de telefonía móvil ya están pensando nuevas aplicaciones para este pequeño aparato que nos acompaña a todas partes. Algunas de esas ideas son: medio de pago, localizador e identificador de personas.Siempre hay que tener en cuenta los grandes avances sufridos desde el primer teléfono movil hasta el actual.
Conexión a Internet
Con la aparición de la telefonía móvil digital, fue posible acceder a páginas de internet especialmente diseñadas para móviles, conocido como tecnología WAP.
Las primeras conexiones se efectuaban mediante una llamada telefónica a un número del operador a través de la cual se transmitían los datos de manera similar a como lo haría un modem de PC.
Posteriormente, nació el GPRS, que permitió acceder a internet a través del protocolo TCP/IP. Mediante el software adecuado es posible acceder, desde un terminal móvil, a servicios como FTP, Telnet, mensajería instántanea, correo electrónico, utilizando los mismos protocolos que un ordenador convencional.
La velocidad del GPRS es de 54 kbit/s en condiciones óptimas, y se tarifa en función de la cantidad de información transmitida y recibida.
Aprovechando la tecnología UMTS, comienzan a aparecer módems para PC que conectan a Internet utilizando la red de telefonía móvil, consiguiendo velocidades similares a las de la ADSL. Este sistema aún es caro ya que el sistema de tarificación no es una verdadera tarifa plana sino que establece limitaciones en cuanto a datos o velocidad.
Fabricantes
Nokia es actualmente el mayor fabricante en el mundo de teléfonos móviles, con una cuota de mercado global de aproximadamente 36% en el primer trimestre de 2007. Entre otros fabricantes se encuentran Apple Inc., Audiovox (hoy UT Starcom), Benefon, BenQ-Siemens, High Tech Computer, Fujitsu, Kyocera, LG Mobile, Mitsubishi, Motorola, NEC Corporation, Neonode, Panasonic (Matsushita Electric), Pantech Curitel, Philips, Research In Motion, SAGEM, Samsung, Sanyo, Sharp, Sierra Wireless, SK Teletech, Skyzen, Sony Ericsson, TCL Corporation,Toshiba, Alcatel y Verizon.
El teléfono móvil o celular (designación usada en Latinoamérica) fue inventado en 1947 por la empresa norteamericana AT&T, pero no se hizo portátil de manera práctica hasta 1983 cuando Motorola culmina el proyecto DynaTAC 8000X, que es presentado oficialmente en 1984. El DynaTAC 8000X pesaba cerca de 1 kg, tenía un tamaño de 33.02x4,445x8,89 centímetros (13 x 1,75 x 3,5 pulgadas), y rendía una hora de comunicación y ocho horas en stand-by, con pantalla de LED.
El teléfono móvil consiste en un dispositivo de comunicación electrónico con las mismas capacidades básicas de un teléfono de línea telefónica convencional. Además de ser portátil es inalámbrico al no requerir cables conductores para su conexión a la red telefónica.
La red de telefonía móvil consiste en un sistema telefónico en el que mediante la combinación de una red de estaciones transmisoras-receptoras de radio (repetidores ó también llamados estaciones base) y una serie de centrales telefónicas de conmutación, se posibilita la comunicación entre terminales telefónicos portátiles (teléfonos móviles) o entre terminales portátiles y teléfonos de la red fija tradicional.
El empleo de la palabra celular referido a la telefonía móvil, deriva del hecho de que las estaciones base, que enlazan vía radio los teléfonos móviles con los controladores de estaciones base, están dispuestas en forma de una malla, formando lo que en inglés se ha denominado como cell y en latinoamérica se ha traducido erróneamente (aunque ya aceptado socialmente) como células, debido a la doble traducción de la palabra inglesa original (siendo celdas una traducción más correcta, haciendo alusión a la forma geométrica que forma la malla de telecomunicaciones). Así, cada repetidor está situada en los vértices de estas celdas y tiene asignado un grupo de frecuencias de transmisión y recepción propio. Como el número de frecuencias es limitado, con esta disposición es posible reutilizar las mismas frecuencias en otras celdas, siempre que no sean adyacentes, para evitar interferencia entre ellas.
No obstante, el término móvil es de uso generalizado en España, mientras que celular se usa ampliamente en Iberoamérica. De la misma forma que en Reino Unido se dice mobile phone, y en EEUU se conoce como cell phone.
Hay que dejar constancia de que en castellano el término "móvil", aplicado a este tipo de teléfonos, es incorrecto. Según el DRAE, "móvil" es aquello "que puede moverse o se mueve por sí mismo", condición que no se da por ahora en ningún teléfono. "Móvil" no es sinónimo de "portátil", que es el término que corresponde. Básicamente, en España no se usa el término celular ya que suena bastante mal y es un calco estadounidense..
Básicamente existen dos tipos de redes de telefonía móvil:
Red de telefonía móvil analógica (FDMA/FDD). Como su propio nombre indica, en esta red la comunicación se realiza mediante señales analógicas tanto en el tramo radioeléctrico como en el terrestre. En su primera versión funcionó en la banda radioeléctrica de los 450 MHz, trabajando posteriormente en la banda de los 900 MHz. En España la red de telefonía móvil analógica fue retirada de servicio a partir del 31 de diciembre de 2003.
Red de telefonía móvil digital (TDMA/FDD). En esta red la comunicación se realiza mediante señales digitales, lo que permite optimizar tanto el aprovechamiento de las bandas de radiofrecuencia como la calidad de transmisión. Su exponente más significativo en el ámbito público es el estándar GSM, así como la tercera generación de telefonía móvil o 3G, UMTS. Funciona en las bandas de 850/900 y 1800/1900 MHz en el estándar GSM y en la banda de 2000 MHz en UMTS. En 2004 llegó a los 1000 millones de usuarios. Hay otros varios estándares digitales, presentes en América y Asia, con distintas denominaciones, como por ejemplo el sistema PCS en Japón, el IS-95 en EEUU y algunos países de América Latina (el cual utiliza la primera versión comercial de la tecnología CDMA, utilizada también por las posteriores tecnologías 3G), o el D-AMPS en EEUU. Esta no es una lista extensiva. En el ámbito privado y de servicios de emergencias como policía, bomberos y servicios de ambulancias se utilizan los estándares Tetrapol y TErrestrial Trunked RAdio (TETRA) en diferentes bandas de frecuencia.
Evolución y convergencia tecnológica [editar]La evolución del teléfono móvil ha permitido disminuir su tamaño y peso, desde ese primer teléfono móvil en 1983 que pesaba 780 gramos, a los actuales más compactos y con mayores prestaciones de servicio. El desarrollo de baterías más pequeñas y de mayor duración, pantallas más nítidas y de colores, la incorporación de software más amigable, hacen del teléfono móvil un elemento muy apreciado en la vida moderna.
El avance de la tecnología ha hecho que estos aparatos incorporen funciones que no hace mucho parecían futuristas, como juegos, reproducción de música MP3 y otros formatos, correo electrónico, SMS, agenda electrónica PDA, fotografía digital y video digital, videollamada, navegación por Internet y hasta Televisión digital. Las compañías de telefonía móvil ya están pensando nuevas aplicaciones para este pequeño aparato que nos acompaña a todas partes. Algunas de esas ideas son: medio de pago, localizador e identificador de personas.Siempre hay que tener en cuenta los grandes avances sufridos desde el primer teléfono movil hasta el actual.
Conexión a Internet
Con la aparición de la telefonía móvil digital, fue posible acceder a páginas de internet especialmente diseñadas para móviles, conocido como tecnología WAP.
Las primeras conexiones se efectuaban mediante una llamada telefónica a un número del operador a través de la cual se transmitían los datos de manera similar a como lo haría un modem de PC.
Posteriormente, nació el GPRS, que permitió acceder a internet a través del protocolo TCP/IP. Mediante el software adecuado es posible acceder, desde un terminal móvil, a servicios como FTP, Telnet, mensajería instántanea, correo electrónico, utilizando los mismos protocolos que un ordenador convencional.
La velocidad del GPRS es de 54 kbit/s en condiciones óptimas, y se tarifa en función de la cantidad de información transmitida y recibida.
Aprovechando la tecnología UMTS, comienzan a aparecer módems para PC que conectan a Internet utilizando la red de telefonía móvil, consiguiendo velocidades similares a las de la ADSL. Este sistema aún es caro ya que el sistema de tarificación no es una verdadera tarifa plana sino que establece limitaciones en cuanto a datos o velocidad.
Fabricantes
Nokia es actualmente el mayor fabricante en el mundo de teléfonos móviles, con una cuota de mercado global de aproximadamente 36% en el primer trimestre de 2007. Entre otros fabricantes se encuentran Apple Inc., Audiovox (hoy UT Starcom), Benefon, BenQ-Siemens, High Tech Computer, Fujitsu, Kyocera, LG Mobile, Mitsubishi, Motorola, NEC Corporation, Neonode, Panasonic (Matsushita Electric), Pantech Curitel, Philips, Research In Motion, SAGEM, Samsung, Sanyo, Sharp, Sierra Wireless, SK Teletech, Skyzen, Sony Ericsson, TCL Corporation,Toshiba, Alcatel y Verizon.
Tecnología GSM
La gran mayoría de las personas en la actualidad tenemos o estamos interesados en tener un celular. Pero no cualquier celular, sino uno con tecnología verdaderamente impresionante e innovadora. Que mande todo tipo de mensajes, que cumpla con las funciones de mil cosas a la vez y por si no fuera ya demasiado: que sea chiquito y agradable a la vista. Algo digno de presumir.
La última tecnología en celulares es lo tan sonado GSM. Todo mundo quiere un celular con tecnología GSM. Pero, ¿acaso alguien sabe lo que significa o sus utilidades reales?
GSM significa Global System for Mobile Communications, lo que en español es Sistema Global para Comunicaciones Globales. Ya en el nombre está implícita la clara intención de comunicar a las personas incluso en distintos países, crear algo mundial.
Lo que se pretende lograr con la tecnología GSM es una especie de roaming internacional, algo más global, que no sólo abarque un país o ciertas zonas específicas del mismo. Es algo así como tener el mismo número para más de 150 países ya que es una tecnología satelital. A pesar de que empezó a desarrollarse desde hace más de 10 años, hasta ahora es que está empezando a ser utilizada en todo el mundo.
Pero, aparte de todo eso, ¿cuál es la diferencia entre tener un teléfono GSM y un teléfono anterior?
Básicamente lo que los diferencia son las funciones más desarrolladas y más completas. Con los GSM no sólo se pueden mandar mensajes de texto sino que también se pueden mandar pequeños archivos, como lo son fotos, mensajes de voz y timbres o sonidos. Todo esto es con equipo inalámbrico apoyado en operaciones satelitales.
Los teléfonos GSM también son conocidos como teléfonos de Tercera Generación, aunque esto no es totalmente cierto. Los teléfonos de Tercera Generación están ciertamente basados en la tecnología GSM pero son más avanzados aun. Éstos ofrecen transmisión de video en línea, acceso a Internet de alta velocidad, y en general la calidad y capacidad es mucho mayor.
Esta tecnología todavía no es usada por todos pero poco a poco, al ser más empleada desplazará a las tecnologías anteriores hasta que sean obsoletas al cien por ciento, lo interesante es que no será un fenómeno a nivel regional sino algo paralelo en la mayoría de los países y que unificara las comunicaciones.
Otra de las ventajas que presenta tener un teléfono GSM es que utiliza tecnología confiable y segura, que ha sido desarrollada por expertos a nivel mundial. Todo esto es con el fin de evitar riesgos por el uso de celulares, para evitar más controversia acerca de las emisiones y si dañan o no al cuerpo humano o si producen enfermedades tales como el cáncer
La última tecnología en celulares es lo tan sonado GSM. Todo mundo quiere un celular con tecnología GSM. Pero, ¿acaso alguien sabe lo que significa o sus utilidades reales?
GSM significa Global System for Mobile Communications, lo que en español es Sistema Global para Comunicaciones Globales. Ya en el nombre está implícita la clara intención de comunicar a las personas incluso en distintos países, crear algo mundial.
Lo que se pretende lograr con la tecnología GSM es una especie de roaming internacional, algo más global, que no sólo abarque un país o ciertas zonas específicas del mismo. Es algo así como tener el mismo número para más de 150 países ya que es una tecnología satelital. A pesar de que empezó a desarrollarse desde hace más de 10 años, hasta ahora es que está empezando a ser utilizada en todo el mundo.
Pero, aparte de todo eso, ¿cuál es la diferencia entre tener un teléfono GSM y un teléfono anterior?
Básicamente lo que los diferencia son las funciones más desarrolladas y más completas. Con los GSM no sólo se pueden mandar mensajes de texto sino que también se pueden mandar pequeños archivos, como lo son fotos, mensajes de voz y timbres o sonidos. Todo esto es con equipo inalámbrico apoyado en operaciones satelitales.
Los teléfonos GSM también son conocidos como teléfonos de Tercera Generación, aunque esto no es totalmente cierto. Los teléfonos de Tercera Generación están ciertamente basados en la tecnología GSM pero son más avanzados aun. Éstos ofrecen transmisión de video en línea, acceso a Internet de alta velocidad, y en general la calidad y capacidad es mucho mayor.
Esta tecnología todavía no es usada por todos pero poco a poco, al ser más empleada desplazará a las tecnologías anteriores hasta que sean obsoletas al cien por ciento, lo interesante es que no será un fenómeno a nivel regional sino algo paralelo en la mayoría de los países y que unificara las comunicaciones.
Otra de las ventajas que presenta tener un teléfono GSM es que utiliza tecnología confiable y segura, que ha sido desarrollada por expertos a nivel mundial. Todo esto es con el fin de evitar riesgos por el uso de celulares, para evitar más controversia acerca de las emisiones y si dañan o no al cuerpo humano o si producen enfermedades tales como el cáncer
Tecnología CDMA
Las primeras redes celulares del mundo fueron introducidas en los años 80 tempranos, usando tecnologías de radio análogas de la transmisión tales como amperios (sistema de teléfono móvil avanzado). Dentro de algunos años, los sistemas celulares comenzaron a golpear un techo de la capacidad mientras que millones de nuevos suscriptores firmaron para arriba para el servicio, exigiendo más y más airtime. Las llamadas y las señales de comunicando caídas de la red llegaron a ser comunes en muchas áreas.
Para acomodar más tráfico dentro de una cantidad limitada de espectro de radio, la industria desarrolló un nuevo sistema de tecnologías sin hilos digitales llamadas TDMA (acceso múltiple de la división del tiempo) y G/M (sistema global para el móvil). TDMA y el G/M utilizaron un protocolo en tiempo repartido para proporcionar tres a cuatro veces más capacidad que sistemas análogos. Pero apenas mientras que TDMA era estandardizado, una solución incluso mejor fue encontrada en CDMA.
La gran atracción de tecnología de CDMA del principio ha sido la promesa de aumento de capacidad extraordinario, el acceso múltiple las tecnologías inalámbricas. Los modelos simples sugieren que la mejora de capacidad puede estar más de 20 veces del narrowband existente en las normas celulares, como los AMPERIOS en América del Norte, NMT en Escandinavia, TACS en el Reino Unido. Históricamente, la capacidad era calculada sobre los argumentos simples usados. La realidad, claro, es mucho más complicado que los modelos idealizados. Las áreas del fondos celulares reales son muy irregulares, no, los hexágonos daseados encontraron en modelos del libro de texto. La carga ofrecida no es espacialmente el uniforme, cambia dramáticamente con tiempo - de - día, y es a menudo sujeto a otras influencias ingobernables.
Los fundadores de QUALCOMM realizaron que la tecnología de CDMA se podría utilizar en comunicaciones celulares comerciales para hacer incluso un uso mejor del espectro de radio que otras tecnologías. Desarrollaron los avances dominantes que hicieron CDMA conveniente para celular, entonces demostraron un prototipo de trabajo y comenzaron a licenciar la tecnología a los fabricantes de equipo de la telecomunicación.
Las primeras redes de CDMA fueron lanzadas comercialmente en 1995, y con tal que áspero 10 veces más capacidad que las redes análogas - lejos más que TDMA o el G/M. Desde entonces, CDMA se ha convertido en el ra'pido-crecimiento de todas las tecnologías sin hilos, con sobre 100 millones de suscriptores por todo el mundo. Además de apoyar más tráfico, CDMA trae muchas otras ventajas a los portadores y los consumidores, incluyendo una calidad mejor de la voz, una cobertura más amplia y una seguridad más fuerte.
3. Que es CDMA?
CDMA es una forma de "el cobertor - el espectro " , una familia de técnicas de comunicación digitales que se han usado en las aplicaciones militares durante muchos años. El principio del centro de espectro del cobertor es el uso de ruido - el portador ondea, y, cuando el nombre implica, el ancho de banda es más ancho que el requerido para el punto simple - a - la comunicación del punto a la misma proporción de los datos. Había dos motivaciones originalmente: o para resistirse los esfuerzos enemigos para bloquear las comunicaciones , o para esconder el hecho que la comunicación incluso estaba teniendo lugar. Tiene una historia que regresa a los días de la Segunda Guerra Mundial.
El uso de CDMA para las aplicaciones de la radio móviles civiles es nuevo. Era propuesto teóricamente en los años 1940, pero la aplicación práctica en el mercado civil el lugar no tardó después hasta 40 años. Comercialmente las aplicaciones se colocaron posiblemente debido a dos desarrollos evolutivos.
Uno era la disponibilidad de costo muy bajo, la densidad alta digital integró circuitos que reducen el tamaño, peso, y costo de las estaciones del subscriptor a un nivel aceptablemente bajo. El otro era la realización óptima de la comunicación de acceso múltiple que requiere que todas las estaciones del usuario regulan en su transmisor los poderes al más bajo, eso logrará una adecuada calidad señalada.
La tecnología CDMA cambia la naturaleza de la estación del subscriptor de un predominante dispositivo analógico a un predominante dispositivo digital.. En CDMA los receptores no eliminan el proceso analógico completamente, pero ellos separan la comunicación encauza por medio de un pseudo - modulación del azar que es aplicado y alejado en el dominio digital, no en base a la frecuencia. Los usuarios múltiples ocupan la misma banda de frecuencia. Esta frecuencia universal no es fortuito. Al contrario, es crucial al muy alto eficacia espectral que es el sello de CDMA.
Constituye una solución de comunicaciones vía radio que se enmarca en lo que se ha dado en llamar la segunda generación de sistemas radio (conocida como 2G), una generación de carácter celular digital que aparece a principios de los años 90 como continuación de la primera, basada en tecnología analógica. La generación 2G se definió hace más de cinco años; en concreto, su origen se sitúa en 1992, coincidiendo con el despliegue de GSM. De hecho, 2G está conformada por los sistemas GSM y CDMA, éste último con una importante presencia en Estados Unidos, conjuntamente con NADC (North American Digital Cellular) y PDC (Personal Digital Cellular).
Sin embargo, en los momentos en que se gestó la 2G todavía no era patente la creciente popularidad de Internet. En consecuencia, estos sistemas no fueron diseñados con la capacidad suficiente para proporcionar el acceso a Internet de alta velocidad propio de las redes basadas en cable.
Para tratar de remediar esta situación, se está trabajando en el desarrollo de la siguiente generación de medios capaces de proporcionar servicios avanzados de transmisión vía radio. Conocida como 3G o IMT-2000 (el plan lanzado por la Unión Internacional de Telecomunicaciones para la 3G), esta nueva generación añade el concepto de banda ancha la generación anterior. En concreto, se espera que con la 3G se puedan soslayar las deficiencias de los actuales sistemas en términos fundamentalmente de capacidad de red, a fin de poder acoger el número creciente de usuarios, mejorar los niveles de itinerancia o roaming y aumentar la capacidad de transmisión de información, para poder sopotar servicios multimedia e interactividad.
Otro problema que se espera solucionar con esta tercera generación es el de la interoperatividad, ya que las diferentes normas existentes hacen que la itinerancia no pueda considerarse una posibilidad real en todos los sentidos. Es importante señalar que la consecución de un esquema de normas globales y universales resulta crucial en el ámbito de las comunicaciones por radio por su propia idiosincrasia, ya que su valor fundamental reside en la posibilidad de ofrecer una movilidad global; o lo que es lo mismo, ofrecer un esquema de movilidad sin discontinuidades (seamless) por todo el mundo.
CDMA está alterando la cara del celular y comunicación de PCS por:
- Mejorando el tráfico del teléfono dramáticamente la capacidad
- Mejorando la calidad de la voz dramáticamente y eliminando los efectos audibles.
- Reduciendo la incidencia de llamadas dejadas caer.
- El mecanismo de transporte fiable proporcionando para los datos las comunicaciones, como el facsímil y tráfico del internet,
- Reduciendo el número de sitios necesitado para apoyar cualquier cantidad dada de tráfico
- La selección del sitio simplificando
- Reduciendo el despliegue y operando los costos porque menos sitios celulares se necesitan
- Reduciendo el poder promedio transmitido
- La interferencia reduciendo a otros dispositivos electrónicos
- Reduciendo los riesgos de salud potenciales
Uno de los conceptos más importantes a cualquier celular el sistema del teléfono es eso de" acceso múltiple". En otros términos, es grande el número de porción de los usuarios que una piscina común de cauces de la radio y cualquier usuario puede el acceso de ganancia a cualquier cauce (cada usuario no siempre se asigna al mismo cauce). Un cauce puede pensarse como meramente una porción del recurso de la radio limitado para que se asigna temporalmente un específico proponga, como alguien la llamada telefónica. Un método de acceso múltiple es la definición de cómo el espectro de la radio es dividido en los cauces y cómo se asignan los cauces a los muchos usuarios del sistema.
Capacidad
La capacidad de un sistema se refiere a la cantidad de usuarios que pueden compartir simultáneamente el recurso físico del que se dispone (ancho de banda) manteniendo un nivel de calidad adecuado. En el caso de una comunicación que utiliza el esquema de acceso múltiple CDMA, se tiene que la interferencia en la comunicación proviene de dos fuentes diferentes: Una interna y una externa. La interferencia externa proviene de las células que son vecinas y que están utilizando las mismas frecuencias. La interferencia interna proviene de las transmisiones que realizan los demás usuarios y que se están haciendo por el mismo canal, al mismo tiempo, con códigos diferentes.
A diferencia de los esquemas FDMA y TDMA que tienen una capacidad limitada, en el CDMA la capacidad está limitada únicamente por la calidad de la comunicación que se desee prestar. Como todos los usuarios comparten la misma frecuencia al mismo tiempo, lo que ocurre es que al adicionar usuarios nuevos se produce más interferencia.
Una pregunta lógica es: ¿Qué se puede hacer para reducir la interferencia, tanto interna como externa? Lo primero es aprovechar las características de las conversaciones telefónicas. Lo segundo es tratar de realizar gestión de potencia. Las conversaciones telefónicas humanas se caracterizan porque el ciclo de actividad de la voz humana es del orden del 35% al 40%.
Si los equipos transmisores detectan períodos de silencio y durante estos disminuyen la transmisión o simplemente no transmiten, se disminuye la interferencia interna del orden del 60% al 65%.CDMA es la única tecnología que saca provecho de este fenómeno. En cuanto a la gestión de potencia hay que hacerla en ambos sentidos. Se debe regular la potencia que se está transmitiendo de la base al móvil para tratar de disminuir la interferencia externa. Igualmente, hay que regular la potencia que se está transmitiendo del móvil a la base.
Esto se hace con el fin de que un móvil que esté muy cerca de la base no presente una señal tan potente que interfiera demasiado con la señal proveniente de equipos remotos. Dicho en otras palabras, la potencia de transmisión del móvil se debe gestionar de manera tal que en la base todos los móviles se reciban con igual intensidad. Esto trae como ventaja adicional mayor economía en la alimentación de los equipos móviles y una mayor duración de las baterías. Un estudio comparativo entre la capacidad real (canales/célula) que ofrecen el TDMA, FDMA y CDMA muestra que con CDMA se obtiene capacidad veinte veces mayor que la de FDMAy cuatro veces mayor que la de TDMA.
La norma celular de CDMA
Con CDMA, los únicos códigos digitales, en lugar de separado Frecuencias de RF o cauces, se usa para diferenciar a los subscriptores. Los códigos son compartido por ambos la estación móvil (el teléfono celular) y la estación baja, y se llama" pseudo - las Sucesiones de Código de Azar." Todos los usuarios comparten el mismo rango de espectro de la radio.
Para la telefonía celular, CDMA es una técnica de acceso múltiple digital especificado por la Asociación de Industria de Telecomunicaciones (TIA) como" ES - 95." En el 1992 de marzo, el TIA estableció el TR - 45.5 subcomité con el la carta constitucional de desarrollar un cobertor - el espectro la norma celular digital. En Julio de 1993, el TIA dio su aprobación del CDMA ES - 95 normal.
ES - 95 sistemas dividen el espectro de la radio en portadores que son 1,250 el kHz (1.25 MHz) extensamente. Uno de los únicos aspectos de CDMA es que mientras hay límites ciertamente al número de llamadas telefónicas que pueden ser manejado por un portador, éste no es un número fijo. Más bien, la capacidad del sistema será dependiente en varios factores diferentes. Esto se discutirá en las secciones más tarde.
4. Los principios de CDMA
La meta del espectro del cobertor es un aumento substancial en el ancho de banda de una información . Los ancho de banda aumentan, mientras no necesario para la comunicación, puede mitigar los efectos dañinos de interferencia. Generalmente extender los sistemas del ESPECTRO entran en una de dos categorías: la frecuencia conmutada (FH) o la sucesión directa (DS). En ambos casos se requiere de la sincronización de el transmisor y el receptor. Pueden considerarse ambas formas como usar un pseudo - el portador del azar, pero ellos crean a ese portador de maneras diferentes. LA FRECUENCIA CONMUTADA es típicamente cumplida estableciendo los sintetizadores de frecuencia en un pseudo - el modelo del azar. Las referencias pueden ser consultadas para las discusiones extensas de FH que no es una parte de anuncio CDMA.
CDMA usa una forma de sucesión directa. La sucesión directa es, en el ser, multiplicación de un forma de onda de comunicación más convencionales por un pseudoruido (PN) ±1 la sucesión binaria en el transmisor.Una segunda multiplicación por una réplica de la misma ±1 sucesión en el receptor recupera el signo original. El ruido e interferencia, siendo el no correlativo con la sucesión de PN, veáse el ruido y aumenta en el ancho de banda cuando ellos alcanzan el descubridor.
El signo a la proporción del ruido puede reforzarse por el banda angosta filtrándose, eso rechaza la mayoría del poder de la interferencia. Se dice a menudo, con alguna licencia poética porque el SNR se refuerza el para que llamó procesando la ganancia W/R dónde W es el ancho de banda del cobertor y R es la proporción de los datos. Ésta es una verdad parcial. Un análisis cuidadoso se necesita determinar con precisión la actuación. En ES - 95A CDMA W/R = 10 log(1.2288 MHz / 9600Hz) = 21 dB para los 9600 bps .
5. La tecnología CDMA
Aunque la aplicación de CDMA en la telefonía celular es relativamente nuevo, no es una nueva tecnología. CDMA se ha usado en muchos las aplicaciones militares, como el anti - bloqueando (debido al signo del cobertor, es difícil de bloquear o interferir con un signo de CDMA), yendo (midiendo la distancia de la transmisión para saber cuando se recibirá), y las comunicaciones seguras (el signo de espectro de cobertor es muy duro para descubrir).
CDMA es un" espectro del cobertor" la tecnología que los medios que extiende la información contuvo en un signo particular de interés encima de un ancho de banda muy mayores que el signo original.
Un CDMA llamada salidas con una proporción normal de 9600 pedazos por segundo (9.6 el kilobits por segundo). Esto se extiende entonces a una proporción transmitida de sobre 1.23 Megabits por segundo. Los medios extendiendo que los códigos digitales son aplicados a los pedazos de los datos asociados con los usuarios en una célula. Estos momentos de los datos son transmitido a lo largo de los signos de todos los otros usuarios en esa célula. Cuando el signo se recibe, los códigos están alejados de los deseamos señale, mientras separando a los usuarios y devolviendo la llamada a una proporción de 9600 el bps.
Los usos tradicionales de espectro del cobertor están en los funcionamientos militares. Porque del ancho de banda de un signo de espectro de cobertor, es muy difícil para bloquear, difícil para interferir con, y difícil identificar. Esto está en contraste con tecnologías que usan un ancho de banda de banda angosta de frecuencias. Desde que un ancho de banda cobertor espectro signo es muy duro descubrir, aparece como nada más de un levantamiento ligero en el" suelo del ruido" o el nivel de la interferencia. Con otras tecnologías, el poder del signo se concentra en una venda del banda angosta que le hace más fácil para descubrir.
El retiro aumentado es inherente en la tecnología de CDMA. Las llamadas telefónicas de CDMA quieren esté seguro del indiscreto casual desde que, diferente una conversación analógica, un receptor de la radio simple no podrá escoger individual digital las conversaciones fuera de la radiación de RF global en una banda de frecuencia.
Características
La sincronización
En las fases finales de la codificación del eslabón de la radio de la estación baja al móvil, CDMA agrega un especial" pseudo - el azar el código" al signo de que se repite después de una cantidad finita tiempo. Las estaciones de la base en el sistema se distinguen de nosotros transmitiendo porciones diferentes del código en un momento dado. En otro palabras, las estaciones bajas transmiten tiempo compensando las versiones del mismo pseudo - el azar el código. Para asegurar que los desplazamientos de tiempo usados permanecen únicos de nosotros, las estaciones de CDMA deben permanecer sincronizadas a un tiempo común de referencia.
El Sistema del Posicionamiento Global (GPS) por ejemplo proporciona este tiempo común preciso la referencia. GPS es un satélite basado, sistema de navegación de radio capaz de proporcionar un medios prácticos y económicos de determinar continuo la posición, velocidad, y tiempo a un número ilimitado de usuarios.
CDMA el fondo celular es dependiente en la manera el sistema se diseña. De hecho, tres características del sistema primarias - el Fondos, La calidad, y Capacidad - debe ser equilibrado fuera de de nosotros llegar a el nivel deseado de actuación del sistema. En un sistema de CDMA estas tres características están unidas herméticamente - relacionado. Podría lograrse la capacidad aun más alta a través de algún grado de degradación en el fondos y / o calidad. Desde que estos parámetros son todos entrelazados, operadores no pueden tener el mejor de todos los mundos: fondos tres veces más ancho, 40 veces de tiempos, y" CD" el sonido de calidad. Por ejemplo, el 13 vocoder del kbps proporciona la calidad legítima buena, pero reduce la capacidad del sistema como comparado a un 8 vocoder del kbps..
El Control de la Potencia.
La llave a la capacidad alta de CDMA comercial es sumamente simple: Si, en lugar de usando el poder constante, los transmisores pueden ser controlado de semejante manera que el recibido los poderes de todos los usuarios son bruscamente iguales, entonces los beneficios del extender es comprendido. Si los recibimos el poder se controla, entonces los subscriptores pueden ocupar el mismo espectro, y los esperamos - para los beneficios de interferencia promediar aumente.
El mando de poder perfecto arrogante, el ruido más la interferencia es ahora Donde N es el número total de usuarios. El SNR se vuelve La capacidad máxima se logra si nosotros ajustamos el mando de poder para que el SNR sea exactamente lo que necesita ser para una proporción del error aceptable. Si nosotros pusiéramos el lado de la mano izquierdo de (7) a ese blanco SNR y resuelve para N, nosotros encontramos la ecuación de capacidad básica para CDMA:
Usando los números para ES - 95A CDMA con la 9.6 proporción del kbps ponga, nosotros encontramos O sobre N=32. El SNR designado de 6 dB es una estimación nominal. Una vez el mando de poder está disponible, el diseñador del sistema y operador tienen la libertad para transar calidad de servicio por la capacidad ajustando el blanco de SNR. La nota que la capacidad y SNR son recíprocos: una tres mejora del dB en SNR un factor de dos pérdida incurre en la capacidad. Nosotros hemos descuidado la diferencia entre N y N-1 en (9). Esto es conveniente en el matemática de capacidad, y es normalmente razonable porque la capacidad es así grande.
Hay factores que nosotros no hemos tenido en cuenta todavía. Algunas de las cosas nosotros no hemos considerado todavía realmente las ayudas; otros hirieron. Pero en el equilibrio, hay na mejora mayor encima de las tecnologías del narrowband. La capacidad sustentable es proporcional a la ganancia del proceso, reducido, por el SNR requerido. Mientras hay varias consideraciones que nosotros tenemos todavía para aparecer, hay ya una sugerencia del perfeccionamiento de capacidad posible. Con Eb/N0 en el 3-9 rango del dB, ecuación (9) da una capacidad en el barrido de 16-64 usuarios. En el mismo ancho de banda, un solo sector de un solos AMPERIOS la célula tiene sólo 2 cauces disponible.
La discusión que lleva a la ecuación (9) asume sólo un la sola célula, sin la interferencia de las células vecinas. Uno podría preguntar lo que se ha ganado aquí. La capacidad de un AMPERIOS aislados de la célula igualmente es muy alto. Hay nada de hecho, que detenerlo de usar todos los cauces si no hay ningún vecino; reuse no se necesita. La capacidad de eso totalmente poblado los AMPERIOS la célula aproximadamente 42 cauces serían (1.25 MHz / 30 kHz encauzan el espacio). Esto no es muy diferente que el número que simplemente se calculó para CDMA.
La antena Sectorización
Los cuadros sobre asume que las células están usando el omnidireccional las antenas. Podría esperarse que la capacidad del sistema pudiera aumentarse por el sectorización de la antena. Los sitios son de hecho los sectores por los operadores, normalmente tres - las maneras. Es decir, cada sitio está provisto con tres juegos de las antenas direccionales, con sus sitios separados por 120°. Desgraciadamente el sectorización no hace en la primacía de la práctica a un aumento en la capacidad. La razón es que el sector - a - el aislamiento del sector, a menudo ningún más de unos dB, es insuficiente garantizar la interferencia aceptablemente baja. Sólo en parte es esta deuda al frente pobre - a - atrás la proporción de las antenas. El los variaciones de propagación electromagnética en el mundo real también conspiran para mezclar los signos entre los sectores. El resultado práctico de sectorización es sólo un aumento en el fondos debido a la ganancia delantera aumentada de la antena direccional. Nada se gana en reuse. El mismo siete - la manera la célula reusa que el modelo aplica en las células del sector como en las células del omnidireccional. Visto del punto de vista de sectores, el reuse es K = 7 *3 = 21, no, 7.
El Espectro de Cobertor de Sucesión directo
El espectro de cobertor de sucesión directa altera las estadísticas de descubrimiento de un sistema de comunicación. El resultado es la interferencia que promedia la propiedad que asumimos al hacer las estimaciones de capacidad del sistema. El intento aquí es hacer el modelo matemático correcto, o por lo menos para perfilar los pasos del análisis.
El CDMA extender comercial es la cuadratura y marcha atrás los cauces. Como un preludio al análisis de ese sistema nosotros consideramos primero El BPSK extendiendo. La extensión al caso de QPSK es una vez fácil que nosotros tenemos el BPSK los resultados.
Pseudo
Azar que Extiende las Sucesiones En esta sección nosotros aproximamos el PN extendiendo binario real las sucesiones por un Bernoulli ideal, la sucesión con los resultados probables. Ése es Pr[0] = Pr[1] = 1/2, con todos los ensayos independiente. Trazando el (0, 1) la sucesión a un (+1, -1) la sucesión de la modulación discreta {unn}, la auto-correlación del último es una función que es. Las sucesiones reales tienen fuera de - las correlaciones de tiempo de el orden de 1/N, dónde N es la longitud de la sucesión.
La sincronización
El Cauce de CDMA delantero. El modelo de QPSK que se consideró aquí es similar al Cauce de CDMA Delantero excepto que se descuidó la canalización ortogonal. Nosotros asumimos aquí que las sucesiones extendidas son completamente correlativas entre los usuarios. Hay dos consecuencias de esta afirmación. Primero, significa que los usuarios activos en varios de los cauces de una estación baja interfieren entre si. Segundo, significa que las expectativas de las amplitudes de descubrimiento de astilla sólo dependen adelante del usuario que se dirige, y no tiene ninguna contribución de los otros usuarios.
Nada de ésto es verdad en el Cauce de CDMA realmente Delantero. Primero, no sólo que las sucesiones extendidas están puestas en correlación, ellos están específicamente diseñados para ser ortogonales encima del plano de 64 astillas, qué es el plano de un FEC código símbolo.
Esto significa que se ponen en correlación las condiciones de la interferencia de semejante manera que cuando las amplitudes se suma para hacer un símbolo del código suave. Segundo, hay una contribución a la amplitud de todos el código que encauza. Precisamente es esa la propiedad que nos permite separar los cauces del código en el receptor. El efecto del canalización ortogonal es reducir la interferencia mutua entre los usuarios. Mientras la cancelación no es perfecta en un sistema real , ayuda, y contribuye un poco a la capacidad delantera.
6. La" Magia" de CDMA
CDMA ofrece una respuesta al problema de capacidad. La llave a su capacidad alta es el uso de ruido como las olas del portador, como se sugirió primero hace décadas por Claude Shannon. En lugar de dividir el espectro o tiempo en desencaje" hendiduras" que cada usuario se asigna a un caso diferente del portador del ruido. Mientras esos formas de onda no son rigurosamente los ortogonales, ellos si son casi . La aplicación práctica de este principio siempre ha usado digitalmente generado pseudo - el ruido, en lugar del verdadero ruido termal. El elemento esencial los beneficios son que conserva, y se simplifican los transmisores y receptores porque pueden llevarse a cabo las porciones grandes usando la densidad alta los dispositivos digitales.
El beneficio mayor de ruido - como los portadores es que la sensibilidad del sistema a la interferencia se altera fundamentalmente. Tiempo tradicional o frecuencia los sistemas del slotted deben diseñarse con un reuse de proporción que satisface el peor, pero sólo un fragmento pequeño de los usuarios realmente experimentan ese peor.
El uso de ruido - como los portadores, con todos los usuarios que ocupan el mismo espectro, hace la suma al ruido eficaz de todos otro - los signos del usuario. El receptor pone en correlación su entrada con el portador del ruido deseado, mientras reforzando el signo a la proporción del ruido al descubridor. El perfeccionamiento supera al ruido sumado para proporcionar un SNR adecuado al descubridor. La frecuencia reusa es universal, es decir, los usuarios múltiples utilizan cada CDMA portador frecuencia...
El reuse el modelo es ahora Las células del arco iris indican que los 1.25 passband de MHz enteros se usa por cada usuario, y ese mismo passband se reusa en cada célula. La capacidad es determinada por el equilibrio entre el SNR requerido para cada uno del usuario, y el espectro del cobertor la ganancia procesada. La figura de mérito de un bien - diseñó el receptor digital que las dimensiones señalan - a - el ruido la proporción (SNR) El" ruido" la parte del SNR, en un espectro del cobertor, el sistema realmente es la suma de ruido termal y el otro - la interferencia del usuario. El SNR necesitó lograr una proporción del error particular dependiendo de varios factores, como el error de corrección delantero , y el multipath y el ambiente marchitándose.
Para los receptores típicamente usados en CDMA comercial va típicamente de aproximadamente 3 dB a 9 dB. Se relaciona energía por el pedazo para señalar poder y proporción de los datos:
El ruido + el término de la interferencia es el poder la densidad espectral. Si el espectro de los signos es aproximadamente rectangular, con un ancho de banda, de W, entonces el ruido + poder de la interferencia que la densidad espectral es Donde el primer término representa el nivel del ruido termal del receptor (FN = la figura de ruido de receptor). Volviendo a escribir el SNR la ecuación por lo que se refiere a la proporción de los datos y el cobertor - las muestras de ancho de banda de espectro donde las mentiras mágicas.
La interferencia en esta ecuación es la suma de los signos de todos los usuarios.
Esta ecuación es la llave a entender por qué CDMA no se exploró para use en los sistemas de acceso múltiples terrestres. También es la llave al innovación que llevó a CDMA comercial.
7. Estándar para celulares CDMA (IS95)
El estándar IS95 ha sido definido por la TIA (Telecommuniations Industry Association) de Estados Unidos, y es compatible con el plan de frecuencias existente en los Estados Unidos para la telefonía celular análoga. Las bandas especificadas son 824 Mhz - 849 Mhz para reverse-link y 869 Mhz - 894 Mhz para forward-link. Los canales están separados por 45 Mhz. La velocidad máxima de usuario es de 9.6 Kb/s, y se ensancha a un canal de 1.2288 Mchip/s. El proceso en ensanche es diferente para cada enlace. En el forward-link los datos son codificados con un código convolucional (1/2), mezclados (interleaved), y se ensanchan con una secuencia de 64 bits (funciones de Walsh).
A cada móvil se le asigna una secuencia diferente. Se proporciona, además, un canal piloto (código) para que cada móvil pueda determinar cómo actuar con respecto a la base. Este canal tiene mayor potencia que todos los demás y proporciona una base coherente que usan los móviles para demodular el tráfico. También proporciona una referencia de tiempo para la correlación del código. En el reverse-link se utiliza otro esquema pues los datos pueden llegar a la base por caminos muy diferentes. Los datos son codificados con un código convolucional (1/3). después de mezclados, cada bloque de 6 bits se usa como un índice para identificar un código de Walsh. Finalmente se ensancha la señal utilizando códigos que son específicos del usuario y de la base.
El control de potencia se lleva a cabo en pasos de 1 dB, y puede ser de dos maneras: Una es tomar como referencia la potencia recibida de la estación base. La otra es recibir instrucciones de la base sobre el ajuste que se debe llevar a cabo. Finalmente, vale la pena anotar que la señal que se transmite se modula utilizando la técnica QPSK filtrado de la base al móvil y QPSK filtrado con un desplazamiento del móvil a la base
Desarrollo de una llamada
Cuando se enciende un móvil, éste conoce la frecuencia asignada para el servicio CDMA en el área local. Se sintoniza en dicha frecuencia y busca la señal piloto. Puede encontrar varias señales piloto provenientes de diferentes estaciones base, pero éstas pueden ser diferenciadas porque tienen diferentes desplazamientos de tiempo. El móvil selecciona la señal piloto más potente y establece referencias de tiempo y frecuencia a partir de ella. Una vez realizado este proceso de selección de la base, el móvil comienza a demodular con el código Walsh 32 que corresponde al canal de sincronización. El canal de sincronización contiene el valor futuro del registro de desplazamiento de código largo (42 bits). El móvil carga dicho valor en su registro y queda sincronizado con el tiempo de la estación base.
Adicionalmente se requiere que el móvil se registre en la base; de esta manera, ésta sabe que el móvil está disponible para recibir llamadas y cual es su ubicación. Cuando un móvil pasa de una zona a otra y no hay una llamada en curso, realiza un proceso de idle-state handoff. Cuando el usuario realiza una llamada, el móvil intenta contactar la estación base con un acceso de prueba. El código largo que se utiliza está basado en los parámetros de la celda. Si ocurre una colisión el móvil no recibe respuesta y espera un tiempo aleatorio antes de intentar de nuevo.
Al establecer contacto con la estación base, esta le asigna un canal de tráfico mediante un código Walsh. A partir de este momento el móvil cambia el código largo por uno basado en su número de serie. El código Walsh se utiliza en el forward-link, mientras que el código largo se utiliza en el reverse-link. Cuando un móvil comunicado con una base detecta otra señal piloto suficientemente potente, solicita un proceso de soft handoff. Al móvil se le asigna otro código de Walsh y otra temporización piloto. El móvil debe estar en capacidad de recibir ambas señales y combinarlas. Cuando la señal de la base original haya disminuido lo suficiente, el móvil solicita el fin del soft handoff.
Al finalizar una llamada, los canales se liberan. Cuando el móvil se apaga genera una señal registro de apagado que se envía a la base para indicar que ya no está disponible para llamadas.
8. CDMA. Pasado, presente y futuro
La tecnología CDMA constituyó un fuerte elemento impulsor de los sistemas 2G en el momento de su aparición a principios de la década de los 90. Actualmente, en el marco de las actividades de desarrollo de los sistemas 3G, CDMA vuelve a presentar un papel preponderante, esta vez en versión de banda ancha o W-CDMA (Wideband CDMA) De hecho, esta tecnología aparece en la mayor parte de las propuestas presentadas a la UIT relativas a interfaz de radio para la tercera generación. Otras tecnologías asociadas a la 3G son W-TDMA (Wideband-Time Division Multiple Access) y los sistemas híbridos entre los dos ya citados.
Los sistemas CDMA convencionales están basados en técnicas de espectro esparcido (spread-spectrum), que constituyen un legado del ámbito de la defensa en aplicaciones relativas a la eliminación de interferencias (anti-jamping), medidas de distancias (ranging) o encriptación. Estas técnicas se basan en esparcir el espectro de frecuencias de una señal en un ancho de banda mayor que el mínimo requerido para la transmisión, una situación que se mantiene a lo largo de todo el proceso de transmisión. Posteriormente, al llegar al receptor, la señal se recompone para obtener la señal inicial que se deseaba transmitir. De esta forma, se puede obtener una serie de enlaces que utilizan la misma banda de frecuencia simultáneamente sin que se generen interferencias.
CDMA es una tecnología de acceso múltiple, lo que significa que puede dar soporte a varios usuarios de forma simultánea. En este contexto, se utiliza el concepto de canal, que se define como una porción del espectro que se asigna, en un momento determinado, a una tarea específica, como puede ser, por ejemplo, una llamada telefónica. De esta manera y volviendo a lo anterior, el acceso múltiple significa que un número de usuarios suficientemente elevado comparte un mismo conjunto de canales de modo que cualquier usuario puede acceder a cualquier canal sin que existan asignaciones predeterminadas entre usuarios y canales. Se tiene, pues, un sistema de acceso basado en acceso múltiple cuando se define la forma en que el espectro se divide en canales, así como el mecanismo mediante el cual se genera la asignación dinámica entre los canales y los usuarios del sistema.
Los diferentes tipos de sistemas celulares existentes utilizan diversos métodos de acceso múltiple. En concreto, en CDMA se emplea un sistema basado en códigos digitales para diferenciar a los usuarios. Su fundamento descansa en la premisa de que la señal de usuario se esparce a una velocidad de 1,2288 Mbps (proceso conocido como "bit rate" o "chip rate") por el ancho de banda con un código ortogonal único que permite distinguirla de las de los otros usuarios que comparten el mismo canal de frecuencia.
La relación entre la velocidad de esparcimiento o "spread" de la señal ("spreading rate" o "chip rate") y la velocidad inicial (la velocidad que había antes de que se iniciase el proceso de "spreading") se conoce como ganancia de procesamiento o de codificación, una ganancia que permite que la señal pueda ser extraída del ruido asociado a la transmisión (el conjunto de señales espúreas. La ganancia de codificación constituye un factor de elevada importancia en el contexto de W-CDMA debido a que las señales sufren elevados niveles de interferencias y ruido procedentes de otros usuarios, tanto en la misma célula como en las adyacentes.
Para adaptarse a los requerimientos de los sistemas 3G es preciso conseguir una velocidad de esparcimiento o "spreading rate" considerablemente más elevada que las actuales, de forma que se pueda conseguir una mayor velocidad de transmisión y una mayor capacidad. Este "spreading rate" más elevado genera una mayor ganancia de codificación, lo cual proporciona una mayor inmunidad ante las interferencias.
La velocidad de "spreading" de 1,23 Mbps utilizada en los sistemas CDMA de la generación 2G constituye un legado de los primeros trabajos experimentales que aparecieron en este campo (Qualcom, PacTel), donde se utilizaba una velocidad de "spreading" que pudiera acomodar los 125 MHz de ancho de banda de que se disponía.
W-CDMA es una tecnología CDMA extendida en términos de ancho de banda en un entorno de frecuencias de entre 5 y 20 MHz. Actualmente, la mayor parte de actuaciones en W-CDMA se están desarrollando para 5 MHz, aunque se espera que próximamente aparezcan de una manera regular los desarrollos en ancho de banda de 10, 15 y 20 MHz.
Un aspecto crucial relativo a W-CDMA viene dado por las cuestiones de planificación de red, puesto que, al tratarse de un sistema de 3G, ha de proporcionar servicios multimedia. En este contexto, es necesario identificar los aspectos clave analizando su impacto en el esquema de negocio de los operadores: en particular, la modelización del canal W-CDMA presenta un importante papel en la planificación de red, así como la estimación del impacto del tráfico. Otro aspecto de especial importancia para la planificación viene dado por el proceso de asignación de licencias
9. CDMA 2000
Las redes CDMA proveen una capacidad de transmisión inalámbrica de datos de alta velocidad que brinda a los clientes servicios de información e imágenes desde cualquier lugar que se encuentren. La tecnología CDMA genérica aparece como la base tecnológica por excelencia para la próxima generación de comunicaciones móviles 3G habiendo entrado ya en la presente 2G; de hecho, la tendencia global en la industria es la adopción de las tecnologías CDMA. CDMA proporciona mejores prestaciones que las tecnologías celulares convencionales TDMA y su variante europea GSM, tanto en calidad de comunicaciones como en privacidad, capacidad del sistema y flexibilidad y, por supuesto en ancho de banda.
CDMA es una tecnología genérica que puede describirse, a groso modo, como un sistema de comunicaciones por radio celular digital que permite que un elevado número de comunicaciones de voz o datos simultánea compartan el mismo medio de comunicación, es decir, utilizan simultáneamente un pool común de canales de radio, de forma que cada usuario puede tener acceso a cualquier canal de forma temporal; el canal es un trozo de espectro de radio que asigna temporalmente a un tema específico, como, por ejemplo, una llamada telefónica.
En base a esto se observa que CDMA es una técnica de acceso múltiple. En CDMA, cada comunicación se codifica digitalmente utilizando una clave de encriptación que solamente conocen los terminales involucrados en el proceso de comunicación. La codificación digital y la utilización de la técnica de espectro esparcido, otra característica inherente a CDMA se pueden considerar como los puntos de identificación de la tecnología CDMA.
La distribución celular y la reutilización de frecuencias son dos conceptos estrechamente relacionados con la tecnología CDMA; el objetivo es realizar una subdivisión en un número importante de celdas para cubrir grandes áreas de servicio. Desde un punto de vista de distribución celular, la tecnología CDMA se puede contemplar como una superación de la tradicional subdivisión celular hexagonal.
Ventajas
1. Aprovecha la naturaleza de las conversaciones humanas para proporcionar mayor capacidad.
2. No requiere de un ecualizador. Basta con el correlacionador.
3 . Sólo se requiere un radio por célula.
4. Como todas las células utilizan las mismas frecuencias, no hay necesidad de hacer cambio de frecuencias en el handoff (hard/handoff). Sólo hay que hacer cambio de códigos.
5. No se requieren los bits de guarda que hay entre las ranuras en TDMA.
6. Al sectorizar, por lo menos en teoría, se obtiene un incremento de la capacidad.
8. La transición es más fácil. En CDMA se utiliza un ancho de banda de 1.25 MHz, el cual es equivalente al 10% del ancho de banda asignado a las compañías celulares, por lo que se puede hacer una transición lenta y adecuada.
9. Mayor capacidad.
10. No se requiere gestión ni asignación de frecuencias.
11. El efecto de adicionar un usuario extra sobre la calidad se distribuye entre todos los usuarios.
12. Puede coexistir con sistemas análogos.
14. Mejora la calidad de transmisión de voz y eliminación de los efectos audibles de fanding (atenuación) multitrayecto
15. Reducción del número de lugares necesarios para soportar cualquier nivel de tráfico telefónico
16. Simplificación de la selección de lugares
17. Disminución de las necesidades en despliegue y costos de funcionamiento debido a que se necesitan muy pocas ubicaciones de celda.
18. Disminución de la potencia media transmitida
19. Reducción de la interferencia con otros sistemas
20. Bajo consumo de energía lo cual ofrece más tiempo de conversación y permitirá baterías más pequeñas y livianas.
Ventajas de CDMA sobre GSM
En el cambio hacia la 3G hay dos tendencias tecnológicas CDMA y GSM. En esta última su próximo paso es ira al estándar GPRS (General Packet Radio Services) que vendría siendo lo que se llama generación 2.5 para finalmente llegar a 3G con W-CDMA que alcanza mayor espectro radioeléctrico. CDMA ofrece muchas ventajas de eficiencia de espectro: es más rápida en velocidad y en transmisión de datos sobre GSM actual, que tiene muchas ventajas en lo referente a la penetración de mercado y economías a escala a nivel mundial. Los operadores basan sus estrategias especialmente en ellos. Como es sabido, la tercera generación permitirá recibir y enviar información multimedios desde cualquier dispositivo móvil o fijo y permitirá velocidades desde hasta 2Mbps, las cuales estarán disponibles con CDMA2000.
CDMA2000 y 3G
Porque CDMA2000 se desarrolla directamente de la generación anterior de los sistemas probados de CDMA, proporciona el más rápido, el más fácil, la mayoría de la trayectoria rentable a los servicios 3G. Mientras que todas las tecnologías 3G (CDMA2000, WCDMA y TD-SCDMA) pueden ser viables, CDMA2000 es mucho más futuro a continuación en términos del desarrollo de producto, del despliegue comercial y de la aceptación en el mercado. Las primeras redes comerciales CDMA2000 fueron lanzadas en Corea del sur a principios de 2001, y están proporcionando ya servicio sobre a un millón suscriptores que pagaban (en fecha septiembre de 2001), con números mucho más grandes esperados en finales de 2001 y 2002. Una gama grande y cada vez mayor de los chipsets CDMA2000, de los microteléfonos y de los sistemas de la infraestructura de la red ahora está en la producción de volumen y ganando economías de la escala, tantos portadores americanos y japoneses más norteamericanos, más latinos planean rodar fuera de los servicios CDMA2000 en 2002.
Estructuras CDMA2000 en una base instalada sobre de 100 millones de usuarios™ del cdmaOne, de inversiones anteriores leveraging y de la maestría a nivel industrial en microteléfonos del cdmaOne que se convierten. Otras tecnologías 3G, que son radicalmente diferentes de las generaciones anteriores, pueden implicar componentes muy costosos y complejos, nuevos diseños de red y la prueba y períodos largos del despliegue. QUALCOMM cree que el funcionamiento y la rentabilidad probados de CDMA2000 le hacen la mejor opción para los sistemas de la radio 3G. En el mismo tiempo, la compañía está apoyando la industria con otras soluciones para WCDMA y los sistemas con varios modos de funcionamiento que tiendan un puente sobre los boquetes entre las varias redes 2G, 2.5G y 3G.
Normas en marcha
Dentro de las actuaciones en el contexto de la 3G se pueden observar dos ejes en torno a los cuales se desarrollan las iniciativas relativas a normalización y armonización: IMT-2000 (International Mobile Telecommunications-2000) y UMTS (Universal Mobile Telephone System). IMT-2000 es la norma global, en fase de desarrollo, de la UIT, el organismo de normas internacionales dependiente de la Organización de Naciones Unidas. Esta norma contempla tres grupos de velocidades (144 Kbps, 384 Kbps y 2 Mbps) y las bandas de frecuencias 1885-2025 MHz y 2170-2200 MHz, así como 1980-2010 MHz y 2170-2200 MHz para satélites. UMT, consistente con IMT-2000, es la norma surgida en la Unión Europea. Compatible con la RDSI de banda ancha, se puede definir como el sistema de tercera generación que soporta niveles de capacidad de hasta 2 Mbps en una amplia variedad de entornos de radio. Al igual que IMT-2000, UMTS se orienta a proporcionar servicios multimedia basados en una combinación de servicios fijos y móviles para obtener un servicio extremo a extremo sin discontinuidades. Su despliegue, previsto para el año 2000, está asociado a la oferta de servicios tradicionalmente vinculados a las redes fijas, incluyendo los de banda ancha de hasta 2 Mbps. En este sentido, cabe citar el proyecto RACE Mobile, que se desarrolla en el marco del estudio de un sistema móvil de banda ancha que funciona en la banda de 60 GHz para aplicaciones móviles dentro del rango de 2-100 Mbps
Entre los fabricantes de sistemas involucrados de alguna forma en el desarrollo de W-CDMA cabe citar a Ericsson, Qualcom (de la que Ericsson tomará una parte de su capital), Motorola, Nortel, Lucent, Telstra, Sprint, Alcatel, Bell Atlantic, Bosch, Siemens, Sony y Hewlett-Packard. En particular, Alcatel, Bosch, Italtel, Motorola, Nortel, Siemens y Sony han formado la UMTS Alliance para apoyar el desarrollo de una norma de tercera generación basada en GSM para la transmisión de voz y en W-CDMA para el multimedia.
Hasta el momento, se han puesto en marcha sistemas experimentales W-CDMA en diferentes países europeos. Telecom Italia Mobile (TIM), por ejemplo, ha iniciado un proyecto experimental en el área de Turín. Otros desarrollos también de carácter experimental están teniendo lugar en Reino Unido, Suecia, Alemania y Finlandia. Por otra parte, los operadores TIM (Italia) y Sonera (Finlandia) han firmado a finales del pasado año un MoU (Memorandum of Understanding) con NTT DoCoMo (el operador japonés de comunicaciones móviles) referente a actividades de colaboración en I+D. NTT DoCoMo ha abierto una compañía subsidiaria en Francia.
CDMA en Venezuela. *(información de la pagina de telcel Venezuela)
CDMA
(Code Division Multiple Access) es un término genérico que describe una interfaz inalámbrica basada en la tecnología de acceso múltiple por división de código o de espectro expandido.
cdmaOneTM
Es un nombre comercial de marca registrada, reservado para uso exclusivo de las empresas que son miembros de CDG. El mismo describe un sistema inalámbrico completo que incorpora la interfaz aérea IS-95 CDMA y la norma de la red ANSI-41 para la interconexión por conmutación, además de muchas otras normas que integran el sistema inalámbrico completo.
CDMA2000
Identifica la norma TIA para tecnología de tercera generación, que es un resultado evolutivo de cdmaOne, el cual ofrece a los operadores que han desplegado un sistema cdmaOne de segunda generación, una migración transparente que respalda económicamente la actualización a las características y servicios 3G, dentro de las asignaciones del espectro actual, tanto para los operadores celulares como los de PCS.
La interfaz de red definida para cdma2000 apoya la red de segunda generación de todos los operadores actuales, independientemente de la tecnología: cdmaOne, IS-136 TDMA o GSM). La TIA ha presentado esta norma ante la ITU como parte del proceso IMT-2000 3G.
A fin de facilitar la migración de cdmaOne a las capacidades de cdma2000, ofreciendo características avanzadas en el mercado de una manera flexible y oportuna, su implementación se ha dividido en dos fases evolutivas:
Fase I: Las capacidades de la primera fase se han definido en una norma conocida como 1XRTT. La publicación de la 1XRTT se hizo en el primer trimestre de 1999. Esta norma introduce datos en paquetes a 144 Kbps en un entorno móvil y a mayor velocidad en un entorno fijo. Las características disponibles con 1XRTT representan un incremento doble, tanto en la capacidad para voz como en el tiempo de operación en espera, así como una capacidad de datos de más de 300 Kbps y servicios avanzados de datos en paquetes. Adicionalmente extiende considerablemente la duración de la pila y contiene una tecnología mejorada en el modo inactivo. Se ofrecerán todas estas capacidades en un canal existente de 1.25 MHz de cdmaOne.
Fase II: La evolución de cdmaOne, hasta llegar a las capacidades completas de cdma2000, continuará en la segunda fase e incorporará las capacidades de 1XRTT, apoyará canales de todos los tamaños (5 MHz, 10 MHz, etc.), proporcionará velocidad de circuitos y datos en paquete de hasta 2 Mbps, incorporará capacidades avanzadas de multimedia e incluirá una estructura para los servicios de voz y codificadores de voz 3G, entre los que figuran los datos de paquetes de "voice over" y de circuitos.
W-CDMA
Se refiere a las normas ETSI y NTT DoCoMo (filial móvil de la japonesa NT&T) para tecnología de tercera generación sometida ante la ITU, como parte del proceso IMT-2000 3G. Esta norma incorpora una interfaz aérea que utiliza la técnica CDMA, pero que no es compatible en la forma en que está definida para las interfaces inalámbricas y de red con cdmaOne, cdma2000 o IS-136. La especificación de interfaz aérea no es compatible con GSM y, por lo tanto, no apoya la migración evolutiva.
Diferencias principales entre cdma2000 y W-CDMA
cdma2000
W-CDMA
Sincronización de la estación base
Sincronizado
No sincronizado
Adquisición y detección de la estación base
Correlación PN de tiempo desplazado
Búsqueda de códigos paralelos en tres pasos para la detección de la estación base y la sincronización de ranuras / tramas
Longitud de la trama
20 ms
10 ms
Velocidad de la plaqueta
3.6864 Mcps
4.096 Mcps *
Piloto de enlace delantero para el calculo del canal
Piloto común CDM
Piloto dedicado TDM
Formación de haz de antena y haces cerrados
Piloto auxiliar dedicado CDM
Piloto dedicado TDM
*se ha propuesto una velocidad revisada de la plaqueta de 3.84 para W-CDMA que continúa siendo incompatible con los sistemas existentes cdmaOne..
CDMA Fijo
En muchos países en desarrollo existe una tremenda demanda por nuevos servicios telefónicos, sean comerciales o residenciales. Cada vez más, los operadores están mirando hacia las tecnologías inalámbricas para proporcionar a miles de nuevos suscriptores servicios de alta calidad a precios razonables. Los operadores alámbricos actuales pueden extender sus redes con Wireless Local Loop (WLL) o acceso fijo inalámbrico, mientras que los operadores celulares pueden capitalizar sus redes actuales proveyendo servicios residenciales con WLL. Este sería el caso de Telcel que ha obtenido licencias para prestar servicios inalámbricos fijos en todo el territorio nacional. Pero también pueden utilizar el espectro que actualmente tienen (en este caso en la banda de 800MHz) para prestar servicios fijos, con tecnología CDMA.
Los nuevos proveedores de servicios rápidamente pueden desplegar soluciones WLL no tradicionales para satisfacer las necesidades de comunicaciones de las comunidades. Las características únicas de uso y los beneficios de CDMA hacen de esta tecnología una significativa elección, tanto para sistemas inalámbricos móviles como fijos. En un ambiente de telefonía fija, se estima que CDMA proporciona entre 15 y 20 veces la capacidad de los sistemas celulares AMPS, de vieja data, con la resultante de la más alta capacidad ofrecida, basada en celular para aplicaciones WLL.
La clave para que se obtenga esta capacidad incrementada está en que, en un ambiente fijo, el sistema de control de poder CDMA es capaz de monitorear con mucha precisión los requerimientos de energía, dando como resultado un ahorro de energía de transmisión y una capacidad aumentada. Los suscriptores en un ambiente fijo requieren menos poder de radiofrecuencia para alcanzar comunicaciones de calidad, de manera que más usuarios pueden ser colocados en un mismo canal de transmisión. Además, CDMA optimiza el uso del espectro radioeléctrico, el cual es un recurso escaso.
La capacidad para reutilizar la frecuencia de una misma celda y al requerir ancho de banda no contiguo, junto a su extenso rango de cobertura, simplifica la planificación e implementación de la radiofrecuencia. Esto le permite a los operadores invertir en menos en celdas y desplegarlas más rápido, con la consiguiente reducción de los tiempos para comenzar a percibir ingresos por el servicio.
CDMA y el Internet Móvil
Los servicios móviles basados en el estándar CDMA permitirán a centenares de millones de usuarios disfrutar de contenido multimedia, en todo momento y en cualquier lugar. Según un estudio publicado por la firma Datacomm Research Company, cuya sede se encuentra en Chesterfield, Missouri, el mercado de Internet Móvil estallará una vez que los operadores comiencen a ofrecer recursos multimedia a precios razonables. "Nuestras investigaciones muestran que CDMA llegará allí primero que las demás tecnologías", dice Ira Brodsky, presidente de Datacomm Research y autora principal del estudio titulado "Global CDMA Business Opportunities".
Entre otras conclusiones expuestas en el citado informe se encuentran:
1.- CDMA es la elección casi unánime de los operadores para servicios de tercera generación, debido a que es la única interfaz de aire que puede satisfacer los requerimientos de voz y datos del mañana. A pesar de versiones competidoras, como cdma2000 y W-CDMA, la armonización de estándares y los terminales multimodo prometen que se expanda el roaming internacional y se aceleren las economías de escala.
2.- El éxito de Internet Inalámbrico depende de tres nuevas funciones: movilidad, personalización y localización. La movilidad hace que Internet y las aplicaciones empresariales se encuentren disponibles mientras el usuario se mueve. La personalización otorga al usuario las prestaciones y el contenido que requieren, independientemente de dónde se encuentren y qué tipo de terminales están utilizando. La localización proporciona a los usuarios móviles información y servicios específicos, según dónde estén en el
momento de usar las redes.
3.- La tecnología denominada High Data Rate (HDR), perteneciente a Qualcomm, representará una fuerte competencia a los actuales los medios cableados de alta velocidad (cable modem y DSL). Sin precedentes de ningún tipo, HDR ofrece acceso desde ubicaciones distintas (portabilidad) y acceso mientras se está en camino a cualquier lugar (movilidad). Finalmente, HDR permitirá a los proveedores de servicios brindar acceso a Internet a alta velocidad en sitios no servidos por las opciones alambradas.
4.- cdma2000 ofrece mayores ventajas que W-CDMA, debido a que dispondrá de todas las capacidades de IMT-2000 (velocidades de hasta 2 Mbps), con un tercio del espectro. Está previsto que cdma2000 será introducido primero y será compatible con la tecnología cdmaOne, la cual está siendo utilizada por 70 millones de usuarios en todo el mundo.
5.- W-CDMA, la solución preferida en los mercados dominados por GSM, también será exitosa. Primero será desplegado en el espectro que ha sido designado para servicios de tercera generación, luego reemplazará lentamente a GSM y a TDMA en el espectro existente. Sin embargo, W-CDMA se tomará más tiempo en ser desarrollado y comercializado de lo que señalan sus proponentes.
CDMA y los sistemas de Tercera Generación
CdmaOne es la única tecnología que muestra una clara evolución hacia sistemas móviles de tercera generación, debido a que se está construyendo sobre el diseño y el marco de los sistemas de hoy. Si se miran los sistemas 3G según la perspectiva de los operadores de redes, la preservación de la inversión que se obtiene en infraestructura y en espectro, son puntos significativos en la definición de los requerimientos para la migración tecnológica. Los llamados servicios 3G estarán disponibles con cdmaOne tanto en las existentes como en las nuevas bandas de espectro. Este punto es importante a la hora de considerar la posición de aquellos operadores establecidos que no quieran, o no puedan, obtener nuevo espectro. Los esfuerzos del Grupode Desarrollo CDMA (CDG) están enfocados en una estrategia evolutiva hasta alcanzar totalmente las capacidades de cdma2000 sin afectar las inversiones del operador de redes, ni las prestaciones demandadas por sus usuarios.
Para acomodar más tráfico dentro de una cantidad limitada de espectro de radio, la industria desarrolló un nuevo sistema de tecnologías sin hilos digitales llamadas TDMA (acceso múltiple de la división del tiempo) y G/M (sistema global para el móvil). TDMA y el G/M utilizaron un protocolo en tiempo repartido para proporcionar tres a cuatro veces más capacidad que sistemas análogos. Pero apenas mientras que TDMA era estandardizado, una solución incluso mejor fue encontrada en CDMA.
La gran atracción de tecnología de CDMA del principio ha sido la promesa de aumento de capacidad extraordinario, el acceso múltiple las tecnologías inalámbricas. Los modelos simples sugieren que la mejora de capacidad puede estar más de 20 veces del narrowband existente en las normas celulares, como los AMPERIOS en América del Norte, NMT en Escandinavia, TACS en el Reino Unido. Históricamente, la capacidad era calculada sobre los argumentos simples usados. La realidad, claro, es mucho más complicado que los modelos idealizados. Las áreas del fondos celulares reales son muy irregulares, no, los hexágonos daseados encontraron en modelos del libro de texto. La carga ofrecida no es espacialmente el uniforme, cambia dramáticamente con tiempo - de - día, y es a menudo sujeto a otras influencias ingobernables.
Los fundadores de QUALCOMM realizaron que la tecnología de CDMA se podría utilizar en comunicaciones celulares comerciales para hacer incluso un uso mejor del espectro de radio que otras tecnologías. Desarrollaron los avances dominantes que hicieron CDMA conveniente para celular, entonces demostraron un prototipo de trabajo y comenzaron a licenciar la tecnología a los fabricantes de equipo de la telecomunicación.
Las primeras redes de CDMA fueron lanzadas comercialmente en 1995, y con tal que áspero 10 veces más capacidad que las redes análogas - lejos más que TDMA o el G/M. Desde entonces, CDMA se ha convertido en el ra'pido-crecimiento de todas las tecnologías sin hilos, con sobre 100 millones de suscriptores por todo el mundo. Además de apoyar más tráfico, CDMA trae muchas otras ventajas a los portadores y los consumidores, incluyendo una calidad mejor de la voz, una cobertura más amplia y una seguridad más fuerte.
3. Que es CDMA?
CDMA es una forma de "el cobertor - el espectro " , una familia de técnicas de comunicación digitales que se han usado en las aplicaciones militares durante muchos años. El principio del centro de espectro del cobertor es el uso de ruido - el portador ondea, y, cuando el nombre implica, el ancho de banda es más ancho que el requerido para el punto simple - a - la comunicación del punto a la misma proporción de los datos. Había dos motivaciones originalmente: o para resistirse los esfuerzos enemigos para bloquear las comunicaciones , o para esconder el hecho que la comunicación incluso estaba teniendo lugar. Tiene una historia que regresa a los días de la Segunda Guerra Mundial.
El uso de CDMA para las aplicaciones de la radio móviles civiles es nuevo. Era propuesto teóricamente en los años 1940, pero la aplicación práctica en el mercado civil el lugar no tardó después hasta 40 años. Comercialmente las aplicaciones se colocaron posiblemente debido a dos desarrollos evolutivos.
Uno era la disponibilidad de costo muy bajo, la densidad alta digital integró circuitos que reducen el tamaño, peso, y costo de las estaciones del subscriptor a un nivel aceptablemente bajo. El otro era la realización óptima de la comunicación de acceso múltiple que requiere que todas las estaciones del usuario regulan en su transmisor los poderes al más bajo, eso logrará una adecuada calidad señalada.
La tecnología CDMA cambia la naturaleza de la estación del subscriptor de un predominante dispositivo analógico a un predominante dispositivo digital.. En CDMA los receptores no eliminan el proceso analógico completamente, pero ellos separan la comunicación encauza por medio de un pseudo - modulación del azar que es aplicado y alejado en el dominio digital, no en base a la frecuencia. Los usuarios múltiples ocupan la misma banda de frecuencia. Esta frecuencia universal no es fortuito. Al contrario, es crucial al muy alto eficacia espectral que es el sello de CDMA.
Constituye una solución de comunicaciones vía radio que se enmarca en lo que se ha dado en llamar la segunda generación de sistemas radio (conocida como 2G), una generación de carácter celular digital que aparece a principios de los años 90 como continuación de la primera, basada en tecnología analógica. La generación 2G se definió hace más de cinco años; en concreto, su origen se sitúa en 1992, coincidiendo con el despliegue de GSM. De hecho, 2G está conformada por los sistemas GSM y CDMA, éste último con una importante presencia en Estados Unidos, conjuntamente con NADC (North American Digital Cellular) y PDC (Personal Digital Cellular).
Sin embargo, en los momentos en que se gestó la 2G todavía no era patente la creciente popularidad de Internet. En consecuencia, estos sistemas no fueron diseñados con la capacidad suficiente para proporcionar el acceso a Internet de alta velocidad propio de las redes basadas en cable.
Para tratar de remediar esta situación, se está trabajando en el desarrollo de la siguiente generación de medios capaces de proporcionar servicios avanzados de transmisión vía radio. Conocida como 3G o IMT-2000 (el plan lanzado por la Unión Internacional de Telecomunicaciones para la 3G), esta nueva generación añade el concepto de banda ancha la generación anterior. En concreto, se espera que con la 3G se puedan soslayar las deficiencias de los actuales sistemas en términos fundamentalmente de capacidad de red, a fin de poder acoger el número creciente de usuarios, mejorar los niveles de itinerancia o roaming y aumentar la capacidad de transmisión de información, para poder sopotar servicios multimedia e interactividad.
Otro problema que se espera solucionar con esta tercera generación es el de la interoperatividad, ya que las diferentes normas existentes hacen que la itinerancia no pueda considerarse una posibilidad real en todos los sentidos. Es importante señalar que la consecución de un esquema de normas globales y universales resulta crucial en el ámbito de las comunicaciones por radio por su propia idiosincrasia, ya que su valor fundamental reside en la posibilidad de ofrecer una movilidad global; o lo que es lo mismo, ofrecer un esquema de movilidad sin discontinuidades (seamless) por todo el mundo.
CDMA está alterando la cara del celular y comunicación de PCS por:
- Mejorando el tráfico del teléfono dramáticamente la capacidad
- Mejorando la calidad de la voz dramáticamente y eliminando los efectos audibles.
- Reduciendo la incidencia de llamadas dejadas caer.
- El mecanismo de transporte fiable proporcionando para los datos las comunicaciones, como el facsímil y tráfico del internet,
- Reduciendo el número de sitios necesitado para apoyar cualquier cantidad dada de tráfico
- La selección del sitio simplificando
- Reduciendo el despliegue y operando los costos porque menos sitios celulares se necesitan
- Reduciendo el poder promedio transmitido
- La interferencia reduciendo a otros dispositivos electrónicos
- Reduciendo los riesgos de salud potenciales
Uno de los conceptos más importantes a cualquier celular el sistema del teléfono es eso de" acceso múltiple". En otros términos, es grande el número de porción de los usuarios que una piscina común de cauces de la radio y cualquier usuario puede el acceso de ganancia a cualquier cauce (cada usuario no siempre se asigna al mismo cauce). Un cauce puede pensarse como meramente una porción del recurso de la radio limitado para que se asigna temporalmente un específico proponga, como alguien la llamada telefónica. Un método de acceso múltiple es la definición de cómo el espectro de la radio es dividido en los cauces y cómo se asignan los cauces a los muchos usuarios del sistema.
Capacidad
La capacidad de un sistema se refiere a la cantidad de usuarios que pueden compartir simultáneamente el recurso físico del que se dispone (ancho de banda) manteniendo un nivel de calidad adecuado. En el caso de una comunicación que utiliza el esquema de acceso múltiple CDMA, se tiene que la interferencia en la comunicación proviene de dos fuentes diferentes: Una interna y una externa. La interferencia externa proviene de las células que son vecinas y que están utilizando las mismas frecuencias. La interferencia interna proviene de las transmisiones que realizan los demás usuarios y que se están haciendo por el mismo canal, al mismo tiempo, con códigos diferentes.
A diferencia de los esquemas FDMA y TDMA que tienen una capacidad limitada, en el CDMA la capacidad está limitada únicamente por la calidad de la comunicación que se desee prestar. Como todos los usuarios comparten la misma frecuencia al mismo tiempo, lo que ocurre es que al adicionar usuarios nuevos se produce más interferencia.
Una pregunta lógica es: ¿Qué se puede hacer para reducir la interferencia, tanto interna como externa? Lo primero es aprovechar las características de las conversaciones telefónicas. Lo segundo es tratar de realizar gestión de potencia. Las conversaciones telefónicas humanas se caracterizan porque el ciclo de actividad de la voz humana es del orden del 35% al 40%.
Si los equipos transmisores detectan períodos de silencio y durante estos disminuyen la transmisión o simplemente no transmiten, se disminuye la interferencia interna del orden del 60% al 65%.CDMA es la única tecnología que saca provecho de este fenómeno. En cuanto a la gestión de potencia hay que hacerla en ambos sentidos. Se debe regular la potencia que se está transmitiendo de la base al móvil para tratar de disminuir la interferencia externa. Igualmente, hay que regular la potencia que se está transmitiendo del móvil a la base.
Esto se hace con el fin de que un móvil que esté muy cerca de la base no presente una señal tan potente que interfiera demasiado con la señal proveniente de equipos remotos. Dicho en otras palabras, la potencia de transmisión del móvil se debe gestionar de manera tal que en la base todos los móviles se reciban con igual intensidad. Esto trae como ventaja adicional mayor economía en la alimentación de los equipos móviles y una mayor duración de las baterías. Un estudio comparativo entre la capacidad real (canales/célula) que ofrecen el TDMA, FDMA y CDMA muestra que con CDMA se obtiene capacidad veinte veces mayor que la de FDMAy cuatro veces mayor que la de TDMA.
La norma celular de CDMA
Con CDMA, los únicos códigos digitales, en lugar de separado Frecuencias de RF o cauces, se usa para diferenciar a los subscriptores. Los códigos son compartido por ambos la estación móvil (el teléfono celular) y la estación baja, y se llama" pseudo - las Sucesiones de Código de Azar." Todos los usuarios comparten el mismo rango de espectro de la radio.
Para la telefonía celular, CDMA es una técnica de acceso múltiple digital especificado por la Asociación de Industria de Telecomunicaciones (TIA) como" ES - 95." En el 1992 de marzo, el TIA estableció el TR - 45.5 subcomité con el la carta constitucional de desarrollar un cobertor - el espectro la norma celular digital. En Julio de 1993, el TIA dio su aprobación del CDMA ES - 95 normal.
ES - 95 sistemas dividen el espectro de la radio en portadores que son 1,250 el kHz (1.25 MHz) extensamente. Uno de los únicos aspectos de CDMA es que mientras hay límites ciertamente al número de llamadas telefónicas que pueden ser manejado por un portador, éste no es un número fijo. Más bien, la capacidad del sistema será dependiente en varios factores diferentes. Esto se discutirá en las secciones más tarde.
4. Los principios de CDMA
La meta del espectro del cobertor es un aumento substancial en el ancho de banda de una información . Los ancho de banda aumentan, mientras no necesario para la comunicación, puede mitigar los efectos dañinos de interferencia. Generalmente extender los sistemas del ESPECTRO entran en una de dos categorías: la frecuencia conmutada (FH) o la sucesión directa (DS). En ambos casos se requiere de la sincronización de el transmisor y el receptor. Pueden considerarse ambas formas como usar un pseudo - el portador del azar, pero ellos crean a ese portador de maneras diferentes. LA FRECUENCIA CONMUTADA es típicamente cumplida estableciendo los sintetizadores de frecuencia en un pseudo - el modelo del azar. Las referencias pueden ser consultadas para las discusiones extensas de FH que no es una parte de anuncio CDMA.
CDMA usa una forma de sucesión directa. La sucesión directa es, en el ser, multiplicación de un forma de onda de comunicación más convencionales por un pseudoruido (PN) ±1 la sucesión binaria en el transmisor.Una segunda multiplicación por una réplica de la misma ±1 sucesión en el receptor recupera el signo original. El ruido e interferencia, siendo el no correlativo con la sucesión de PN, veáse el ruido y aumenta en el ancho de banda cuando ellos alcanzan el descubridor.
El signo a la proporción del ruido puede reforzarse por el banda angosta filtrándose, eso rechaza la mayoría del poder de la interferencia. Se dice a menudo, con alguna licencia poética porque el SNR se refuerza el para que llamó procesando la ganancia W/R dónde W es el ancho de banda del cobertor y R es la proporción de los datos. Ésta es una verdad parcial. Un análisis cuidadoso se necesita determinar con precisión la actuación. En ES - 95A CDMA W/R = 10 log(1.2288 MHz / 9600Hz) = 21 dB para los 9600 bps .
5. La tecnología CDMA
Aunque la aplicación de CDMA en la telefonía celular es relativamente nuevo, no es una nueva tecnología. CDMA se ha usado en muchos las aplicaciones militares, como el anti - bloqueando (debido al signo del cobertor, es difícil de bloquear o interferir con un signo de CDMA), yendo (midiendo la distancia de la transmisión para saber cuando se recibirá), y las comunicaciones seguras (el signo de espectro de cobertor es muy duro para descubrir).
CDMA es un" espectro del cobertor" la tecnología que los medios que extiende la información contuvo en un signo particular de interés encima de un ancho de banda muy mayores que el signo original.
Un CDMA llamada salidas con una proporción normal de 9600 pedazos por segundo (9.6 el kilobits por segundo). Esto se extiende entonces a una proporción transmitida de sobre 1.23 Megabits por segundo. Los medios extendiendo que los códigos digitales son aplicados a los pedazos de los datos asociados con los usuarios en una célula. Estos momentos de los datos son transmitido a lo largo de los signos de todos los otros usuarios en esa célula. Cuando el signo se recibe, los códigos están alejados de los deseamos señale, mientras separando a los usuarios y devolviendo la llamada a una proporción de 9600 el bps.
Los usos tradicionales de espectro del cobertor están en los funcionamientos militares. Porque del ancho de banda de un signo de espectro de cobertor, es muy difícil para bloquear, difícil para interferir con, y difícil identificar. Esto está en contraste con tecnologías que usan un ancho de banda de banda angosta de frecuencias. Desde que un ancho de banda cobertor espectro signo es muy duro descubrir, aparece como nada más de un levantamiento ligero en el" suelo del ruido" o el nivel de la interferencia. Con otras tecnologías, el poder del signo se concentra en una venda del banda angosta que le hace más fácil para descubrir.
El retiro aumentado es inherente en la tecnología de CDMA. Las llamadas telefónicas de CDMA quieren esté seguro del indiscreto casual desde que, diferente una conversación analógica, un receptor de la radio simple no podrá escoger individual digital las conversaciones fuera de la radiación de RF global en una banda de frecuencia.
Características
La sincronización
En las fases finales de la codificación del eslabón de la radio de la estación baja al móvil, CDMA agrega un especial" pseudo - el azar el código" al signo de que se repite después de una cantidad finita tiempo. Las estaciones de la base en el sistema se distinguen de nosotros transmitiendo porciones diferentes del código en un momento dado. En otro palabras, las estaciones bajas transmiten tiempo compensando las versiones del mismo pseudo - el azar el código. Para asegurar que los desplazamientos de tiempo usados permanecen únicos de nosotros, las estaciones de CDMA deben permanecer sincronizadas a un tiempo común de referencia.
El Sistema del Posicionamiento Global (GPS) por ejemplo proporciona este tiempo común preciso la referencia. GPS es un satélite basado, sistema de navegación de radio capaz de proporcionar un medios prácticos y económicos de determinar continuo la posición, velocidad, y tiempo a un número ilimitado de usuarios.
CDMA el fondo celular es dependiente en la manera el sistema se diseña. De hecho, tres características del sistema primarias - el Fondos, La calidad, y Capacidad - debe ser equilibrado fuera de de nosotros llegar a el nivel deseado de actuación del sistema. En un sistema de CDMA estas tres características están unidas herméticamente - relacionado. Podría lograrse la capacidad aun más alta a través de algún grado de degradación en el fondos y / o calidad. Desde que estos parámetros son todos entrelazados, operadores no pueden tener el mejor de todos los mundos: fondos tres veces más ancho, 40 veces de tiempos, y" CD" el sonido de calidad. Por ejemplo, el 13 vocoder del kbps proporciona la calidad legítima buena, pero reduce la capacidad del sistema como comparado a un 8 vocoder del kbps..
El Control de la Potencia.
La llave a la capacidad alta de CDMA comercial es sumamente simple: Si, en lugar de usando el poder constante, los transmisores pueden ser controlado de semejante manera que el recibido los poderes de todos los usuarios son bruscamente iguales, entonces los beneficios del extender es comprendido. Si los recibimos el poder se controla, entonces los subscriptores pueden ocupar el mismo espectro, y los esperamos - para los beneficios de interferencia promediar aumente.
El mando de poder perfecto arrogante, el ruido más la interferencia es ahora Donde N es el número total de usuarios. El SNR se vuelve La capacidad máxima se logra si nosotros ajustamos el mando de poder para que el SNR sea exactamente lo que necesita ser para una proporción del error aceptable. Si nosotros pusiéramos el lado de la mano izquierdo de (7) a ese blanco SNR y resuelve para N, nosotros encontramos la ecuación de capacidad básica para CDMA:
Usando los números para ES - 95A CDMA con la 9.6 proporción del kbps ponga, nosotros encontramos O sobre N=32. El SNR designado de 6 dB es una estimación nominal. Una vez el mando de poder está disponible, el diseñador del sistema y operador tienen la libertad para transar calidad de servicio por la capacidad ajustando el blanco de SNR. La nota que la capacidad y SNR son recíprocos: una tres mejora del dB en SNR un factor de dos pérdida incurre en la capacidad. Nosotros hemos descuidado la diferencia entre N y N-1 en (9). Esto es conveniente en el matemática de capacidad, y es normalmente razonable porque la capacidad es así grande.
Hay factores que nosotros no hemos tenido en cuenta todavía. Algunas de las cosas nosotros no hemos considerado todavía realmente las ayudas; otros hirieron. Pero en el equilibrio, hay na mejora mayor encima de las tecnologías del narrowband. La capacidad sustentable es proporcional a la ganancia del proceso, reducido, por el SNR requerido. Mientras hay varias consideraciones que nosotros tenemos todavía para aparecer, hay ya una sugerencia del perfeccionamiento de capacidad posible. Con Eb/N0 en el 3-9 rango del dB, ecuación (9) da una capacidad en el barrido de 16-64 usuarios. En el mismo ancho de banda, un solo sector de un solos AMPERIOS la célula tiene sólo 2 cauces disponible.
La discusión que lleva a la ecuación (9) asume sólo un la sola célula, sin la interferencia de las células vecinas. Uno podría preguntar lo que se ha ganado aquí. La capacidad de un AMPERIOS aislados de la célula igualmente es muy alto. Hay nada de hecho, que detenerlo de usar todos los cauces si no hay ningún vecino; reuse no se necesita. La capacidad de eso totalmente poblado los AMPERIOS la célula aproximadamente 42 cauces serían (1.25 MHz / 30 kHz encauzan el espacio). Esto no es muy diferente que el número que simplemente se calculó para CDMA.
La antena Sectorización
Los cuadros sobre asume que las células están usando el omnidireccional las antenas. Podría esperarse que la capacidad del sistema pudiera aumentarse por el sectorización de la antena. Los sitios son de hecho los sectores por los operadores, normalmente tres - las maneras. Es decir, cada sitio está provisto con tres juegos de las antenas direccionales, con sus sitios separados por 120°. Desgraciadamente el sectorización no hace en la primacía de la práctica a un aumento en la capacidad. La razón es que el sector - a - el aislamiento del sector, a menudo ningún más de unos dB, es insuficiente garantizar la interferencia aceptablemente baja. Sólo en parte es esta deuda al frente pobre - a - atrás la proporción de las antenas. El los variaciones de propagación electromagnética en el mundo real también conspiran para mezclar los signos entre los sectores. El resultado práctico de sectorización es sólo un aumento en el fondos debido a la ganancia delantera aumentada de la antena direccional. Nada se gana en reuse. El mismo siete - la manera la célula reusa que el modelo aplica en las células del sector como en las células del omnidireccional. Visto del punto de vista de sectores, el reuse es K = 7 *3 = 21, no, 7.
El Espectro de Cobertor de Sucesión directo
El espectro de cobertor de sucesión directa altera las estadísticas de descubrimiento de un sistema de comunicación. El resultado es la interferencia que promedia la propiedad que asumimos al hacer las estimaciones de capacidad del sistema. El intento aquí es hacer el modelo matemático correcto, o por lo menos para perfilar los pasos del análisis.
El CDMA extender comercial es la cuadratura y marcha atrás los cauces. Como un preludio al análisis de ese sistema nosotros consideramos primero El BPSK extendiendo. La extensión al caso de QPSK es una vez fácil que nosotros tenemos el BPSK los resultados.
Pseudo
Azar que Extiende las Sucesiones En esta sección nosotros aproximamos el PN extendiendo binario real las sucesiones por un Bernoulli ideal, la sucesión con los resultados probables. Ése es Pr[0] = Pr[1] = 1/2, con todos los ensayos independiente. Trazando el (0, 1) la sucesión a un (+1, -1) la sucesión de la modulación discreta {unn}, la auto-correlación del último es una función que es. Las sucesiones reales tienen fuera de - las correlaciones de tiempo de el orden de 1/N, dónde N es la longitud de la sucesión.
La sincronización
El Cauce de CDMA delantero. El modelo de QPSK que se consideró aquí es similar al Cauce de CDMA Delantero excepto que se descuidó la canalización ortogonal. Nosotros asumimos aquí que las sucesiones extendidas son completamente correlativas entre los usuarios. Hay dos consecuencias de esta afirmación. Primero, significa que los usuarios activos en varios de los cauces de una estación baja interfieren entre si. Segundo, significa que las expectativas de las amplitudes de descubrimiento de astilla sólo dependen adelante del usuario que se dirige, y no tiene ninguna contribución de los otros usuarios.
Nada de ésto es verdad en el Cauce de CDMA realmente Delantero. Primero, no sólo que las sucesiones extendidas están puestas en correlación, ellos están específicamente diseñados para ser ortogonales encima del plano de 64 astillas, qué es el plano de un FEC código símbolo.
Esto significa que se ponen en correlación las condiciones de la interferencia de semejante manera que cuando las amplitudes se suma para hacer un símbolo del código suave. Segundo, hay una contribución a la amplitud de todos el código que encauza. Precisamente es esa la propiedad que nos permite separar los cauces del código en el receptor. El efecto del canalización ortogonal es reducir la interferencia mutua entre los usuarios. Mientras la cancelación no es perfecta en un sistema real , ayuda, y contribuye un poco a la capacidad delantera.
6. La" Magia" de CDMA
CDMA ofrece una respuesta al problema de capacidad. La llave a su capacidad alta es el uso de ruido como las olas del portador, como se sugirió primero hace décadas por Claude Shannon. En lugar de dividir el espectro o tiempo en desencaje" hendiduras" que cada usuario se asigna a un caso diferente del portador del ruido. Mientras esos formas de onda no son rigurosamente los ortogonales, ellos si son casi . La aplicación práctica de este principio siempre ha usado digitalmente generado pseudo - el ruido, en lugar del verdadero ruido termal. El elemento esencial los beneficios son que conserva, y se simplifican los transmisores y receptores porque pueden llevarse a cabo las porciones grandes usando la densidad alta los dispositivos digitales.
El beneficio mayor de ruido - como los portadores es que la sensibilidad del sistema a la interferencia se altera fundamentalmente. Tiempo tradicional o frecuencia los sistemas del slotted deben diseñarse con un reuse de proporción que satisface el peor, pero sólo un fragmento pequeño de los usuarios realmente experimentan ese peor.
El uso de ruido - como los portadores, con todos los usuarios que ocupan el mismo espectro, hace la suma al ruido eficaz de todos otro - los signos del usuario. El receptor pone en correlación su entrada con el portador del ruido deseado, mientras reforzando el signo a la proporción del ruido al descubridor. El perfeccionamiento supera al ruido sumado para proporcionar un SNR adecuado al descubridor. La frecuencia reusa es universal, es decir, los usuarios múltiples utilizan cada CDMA portador frecuencia...
El reuse el modelo es ahora Las células del arco iris indican que los 1.25 passband de MHz enteros se usa por cada usuario, y ese mismo passband se reusa en cada célula. La capacidad es determinada por el equilibrio entre el SNR requerido para cada uno del usuario, y el espectro del cobertor la ganancia procesada. La figura de mérito de un bien - diseñó el receptor digital que las dimensiones señalan - a - el ruido la proporción (SNR) El" ruido" la parte del SNR, en un espectro del cobertor, el sistema realmente es la suma de ruido termal y el otro - la interferencia del usuario. El SNR necesitó lograr una proporción del error particular dependiendo de varios factores, como el error de corrección delantero , y el multipath y el ambiente marchitándose.
Para los receptores típicamente usados en CDMA comercial va típicamente de aproximadamente 3 dB a 9 dB. Se relaciona energía por el pedazo para señalar poder y proporción de los datos:
El ruido + el término de la interferencia es el poder la densidad espectral. Si el espectro de los signos es aproximadamente rectangular, con un ancho de banda, de W, entonces el ruido + poder de la interferencia que la densidad espectral es Donde el primer término representa el nivel del ruido termal del receptor (FN = la figura de ruido de receptor). Volviendo a escribir el SNR la ecuación por lo que se refiere a la proporción de los datos y el cobertor - las muestras de ancho de banda de espectro donde las mentiras mágicas.
La interferencia en esta ecuación es la suma de los signos de todos los usuarios.
Esta ecuación es la llave a entender por qué CDMA no se exploró para use en los sistemas de acceso múltiples terrestres. También es la llave al innovación que llevó a CDMA comercial.
7. Estándar para celulares CDMA (IS95)
El estándar IS95 ha sido definido por la TIA (Telecommuniations Industry Association) de Estados Unidos, y es compatible con el plan de frecuencias existente en los Estados Unidos para la telefonía celular análoga. Las bandas especificadas son 824 Mhz - 849 Mhz para reverse-link y 869 Mhz - 894 Mhz para forward-link. Los canales están separados por 45 Mhz. La velocidad máxima de usuario es de 9.6 Kb/s, y se ensancha a un canal de 1.2288 Mchip/s. El proceso en ensanche es diferente para cada enlace. En el forward-link los datos son codificados con un código convolucional (1/2), mezclados (interleaved), y se ensanchan con una secuencia de 64 bits (funciones de Walsh).
A cada móvil se le asigna una secuencia diferente. Se proporciona, además, un canal piloto (código) para que cada móvil pueda determinar cómo actuar con respecto a la base. Este canal tiene mayor potencia que todos los demás y proporciona una base coherente que usan los móviles para demodular el tráfico. También proporciona una referencia de tiempo para la correlación del código. En el reverse-link se utiliza otro esquema pues los datos pueden llegar a la base por caminos muy diferentes. Los datos son codificados con un código convolucional (1/3). después de mezclados, cada bloque de 6 bits se usa como un índice para identificar un código de Walsh. Finalmente se ensancha la señal utilizando códigos que son específicos del usuario y de la base.
El control de potencia se lleva a cabo en pasos de 1 dB, y puede ser de dos maneras: Una es tomar como referencia la potencia recibida de la estación base. La otra es recibir instrucciones de la base sobre el ajuste que se debe llevar a cabo. Finalmente, vale la pena anotar que la señal que se transmite se modula utilizando la técnica QPSK filtrado de la base al móvil y QPSK filtrado con un desplazamiento del móvil a la base
Desarrollo de una llamada
Cuando se enciende un móvil, éste conoce la frecuencia asignada para el servicio CDMA en el área local. Se sintoniza en dicha frecuencia y busca la señal piloto. Puede encontrar varias señales piloto provenientes de diferentes estaciones base, pero éstas pueden ser diferenciadas porque tienen diferentes desplazamientos de tiempo. El móvil selecciona la señal piloto más potente y establece referencias de tiempo y frecuencia a partir de ella. Una vez realizado este proceso de selección de la base, el móvil comienza a demodular con el código Walsh 32 que corresponde al canal de sincronización. El canal de sincronización contiene el valor futuro del registro de desplazamiento de código largo (42 bits). El móvil carga dicho valor en su registro y queda sincronizado con el tiempo de la estación base.
Adicionalmente se requiere que el móvil se registre en la base; de esta manera, ésta sabe que el móvil está disponible para recibir llamadas y cual es su ubicación. Cuando un móvil pasa de una zona a otra y no hay una llamada en curso, realiza un proceso de idle-state handoff. Cuando el usuario realiza una llamada, el móvil intenta contactar la estación base con un acceso de prueba. El código largo que se utiliza está basado en los parámetros de la celda. Si ocurre una colisión el móvil no recibe respuesta y espera un tiempo aleatorio antes de intentar de nuevo.
Al establecer contacto con la estación base, esta le asigna un canal de tráfico mediante un código Walsh. A partir de este momento el móvil cambia el código largo por uno basado en su número de serie. El código Walsh se utiliza en el forward-link, mientras que el código largo se utiliza en el reverse-link. Cuando un móvil comunicado con una base detecta otra señal piloto suficientemente potente, solicita un proceso de soft handoff. Al móvil se le asigna otro código de Walsh y otra temporización piloto. El móvil debe estar en capacidad de recibir ambas señales y combinarlas. Cuando la señal de la base original haya disminuido lo suficiente, el móvil solicita el fin del soft handoff.
Al finalizar una llamada, los canales se liberan. Cuando el móvil se apaga genera una señal registro de apagado que se envía a la base para indicar que ya no está disponible para llamadas.
8. CDMA. Pasado, presente y futuro
La tecnología CDMA constituyó un fuerte elemento impulsor de los sistemas 2G en el momento de su aparición a principios de la década de los 90. Actualmente, en el marco de las actividades de desarrollo de los sistemas 3G, CDMA vuelve a presentar un papel preponderante, esta vez en versión de banda ancha o W-CDMA (Wideband CDMA) De hecho, esta tecnología aparece en la mayor parte de las propuestas presentadas a la UIT relativas a interfaz de radio para la tercera generación. Otras tecnologías asociadas a la 3G son W-TDMA (Wideband-Time Division Multiple Access) y los sistemas híbridos entre los dos ya citados.
Los sistemas CDMA convencionales están basados en técnicas de espectro esparcido (spread-spectrum), que constituyen un legado del ámbito de la defensa en aplicaciones relativas a la eliminación de interferencias (anti-jamping), medidas de distancias (ranging) o encriptación. Estas técnicas se basan en esparcir el espectro de frecuencias de una señal en un ancho de banda mayor que el mínimo requerido para la transmisión, una situación que se mantiene a lo largo de todo el proceso de transmisión. Posteriormente, al llegar al receptor, la señal se recompone para obtener la señal inicial que se deseaba transmitir. De esta forma, se puede obtener una serie de enlaces que utilizan la misma banda de frecuencia simultáneamente sin que se generen interferencias.
CDMA es una tecnología de acceso múltiple, lo que significa que puede dar soporte a varios usuarios de forma simultánea. En este contexto, se utiliza el concepto de canal, que se define como una porción del espectro que se asigna, en un momento determinado, a una tarea específica, como puede ser, por ejemplo, una llamada telefónica. De esta manera y volviendo a lo anterior, el acceso múltiple significa que un número de usuarios suficientemente elevado comparte un mismo conjunto de canales de modo que cualquier usuario puede acceder a cualquier canal sin que existan asignaciones predeterminadas entre usuarios y canales. Se tiene, pues, un sistema de acceso basado en acceso múltiple cuando se define la forma en que el espectro se divide en canales, así como el mecanismo mediante el cual se genera la asignación dinámica entre los canales y los usuarios del sistema.
Los diferentes tipos de sistemas celulares existentes utilizan diversos métodos de acceso múltiple. En concreto, en CDMA se emplea un sistema basado en códigos digitales para diferenciar a los usuarios. Su fundamento descansa en la premisa de que la señal de usuario se esparce a una velocidad de 1,2288 Mbps (proceso conocido como "bit rate" o "chip rate") por el ancho de banda con un código ortogonal único que permite distinguirla de las de los otros usuarios que comparten el mismo canal de frecuencia.
La relación entre la velocidad de esparcimiento o "spread" de la señal ("spreading rate" o "chip rate") y la velocidad inicial (la velocidad que había antes de que se iniciase el proceso de "spreading") se conoce como ganancia de procesamiento o de codificación, una ganancia que permite que la señal pueda ser extraída del ruido asociado a la transmisión (el conjunto de señales espúreas. La ganancia de codificación constituye un factor de elevada importancia en el contexto de W-CDMA debido a que las señales sufren elevados niveles de interferencias y ruido procedentes de otros usuarios, tanto en la misma célula como en las adyacentes.
Para adaptarse a los requerimientos de los sistemas 3G es preciso conseguir una velocidad de esparcimiento o "spreading rate" considerablemente más elevada que las actuales, de forma que se pueda conseguir una mayor velocidad de transmisión y una mayor capacidad. Este "spreading rate" más elevado genera una mayor ganancia de codificación, lo cual proporciona una mayor inmunidad ante las interferencias.
La velocidad de "spreading" de 1,23 Mbps utilizada en los sistemas CDMA de la generación 2G constituye un legado de los primeros trabajos experimentales que aparecieron en este campo (Qualcom, PacTel), donde se utilizaba una velocidad de "spreading" que pudiera acomodar los 125 MHz de ancho de banda de que se disponía.
W-CDMA es una tecnología CDMA extendida en términos de ancho de banda en un entorno de frecuencias de entre 5 y 20 MHz. Actualmente, la mayor parte de actuaciones en W-CDMA se están desarrollando para 5 MHz, aunque se espera que próximamente aparezcan de una manera regular los desarrollos en ancho de banda de 10, 15 y 20 MHz.
Un aspecto crucial relativo a W-CDMA viene dado por las cuestiones de planificación de red, puesto que, al tratarse de un sistema de 3G, ha de proporcionar servicios multimedia. En este contexto, es necesario identificar los aspectos clave analizando su impacto en el esquema de negocio de los operadores: en particular, la modelización del canal W-CDMA presenta un importante papel en la planificación de red, así como la estimación del impacto del tráfico. Otro aspecto de especial importancia para la planificación viene dado por el proceso de asignación de licencias
9. CDMA 2000
Las redes CDMA proveen una capacidad de transmisión inalámbrica de datos de alta velocidad que brinda a los clientes servicios de información e imágenes desde cualquier lugar que se encuentren. La tecnología CDMA genérica aparece como la base tecnológica por excelencia para la próxima generación de comunicaciones móviles 3G habiendo entrado ya en la presente 2G; de hecho, la tendencia global en la industria es la adopción de las tecnologías CDMA. CDMA proporciona mejores prestaciones que las tecnologías celulares convencionales TDMA y su variante europea GSM, tanto en calidad de comunicaciones como en privacidad, capacidad del sistema y flexibilidad y, por supuesto en ancho de banda.
CDMA es una tecnología genérica que puede describirse, a groso modo, como un sistema de comunicaciones por radio celular digital que permite que un elevado número de comunicaciones de voz o datos simultánea compartan el mismo medio de comunicación, es decir, utilizan simultáneamente un pool común de canales de radio, de forma que cada usuario puede tener acceso a cualquier canal de forma temporal; el canal es un trozo de espectro de radio que asigna temporalmente a un tema específico, como, por ejemplo, una llamada telefónica.
En base a esto se observa que CDMA es una técnica de acceso múltiple. En CDMA, cada comunicación se codifica digitalmente utilizando una clave de encriptación que solamente conocen los terminales involucrados en el proceso de comunicación. La codificación digital y la utilización de la técnica de espectro esparcido, otra característica inherente a CDMA se pueden considerar como los puntos de identificación de la tecnología CDMA.
La distribución celular y la reutilización de frecuencias son dos conceptos estrechamente relacionados con la tecnología CDMA; el objetivo es realizar una subdivisión en un número importante de celdas para cubrir grandes áreas de servicio. Desde un punto de vista de distribución celular, la tecnología CDMA se puede contemplar como una superación de la tradicional subdivisión celular hexagonal.
Ventajas
1. Aprovecha la naturaleza de las conversaciones humanas para proporcionar mayor capacidad.
2. No requiere de un ecualizador. Basta con el correlacionador.
3 . Sólo se requiere un radio por célula.
4. Como todas las células utilizan las mismas frecuencias, no hay necesidad de hacer cambio de frecuencias en el handoff (hard/handoff). Sólo hay que hacer cambio de códigos.
5. No se requieren los bits de guarda que hay entre las ranuras en TDMA.
6. Al sectorizar, por lo menos en teoría, se obtiene un incremento de la capacidad.
8. La transición es más fácil. En CDMA se utiliza un ancho de banda de 1.25 MHz, el cual es equivalente al 10% del ancho de banda asignado a las compañías celulares, por lo que se puede hacer una transición lenta y adecuada.
9. Mayor capacidad.
10. No se requiere gestión ni asignación de frecuencias.
11. El efecto de adicionar un usuario extra sobre la calidad se distribuye entre todos los usuarios.
12. Puede coexistir con sistemas análogos.
14. Mejora la calidad de transmisión de voz y eliminación de los efectos audibles de fanding (atenuación) multitrayecto
15. Reducción del número de lugares necesarios para soportar cualquier nivel de tráfico telefónico
16. Simplificación de la selección de lugares
17. Disminución de las necesidades en despliegue y costos de funcionamiento debido a que se necesitan muy pocas ubicaciones de celda.
18. Disminución de la potencia media transmitida
19. Reducción de la interferencia con otros sistemas
20. Bajo consumo de energía lo cual ofrece más tiempo de conversación y permitirá baterías más pequeñas y livianas.
Ventajas de CDMA sobre GSM
En el cambio hacia la 3G hay dos tendencias tecnológicas CDMA y GSM. En esta última su próximo paso es ira al estándar GPRS (General Packet Radio Services) que vendría siendo lo que se llama generación 2.5 para finalmente llegar a 3G con W-CDMA que alcanza mayor espectro radioeléctrico. CDMA ofrece muchas ventajas de eficiencia de espectro: es más rápida en velocidad y en transmisión de datos sobre GSM actual, que tiene muchas ventajas en lo referente a la penetración de mercado y economías a escala a nivel mundial. Los operadores basan sus estrategias especialmente en ellos. Como es sabido, la tercera generación permitirá recibir y enviar información multimedios desde cualquier dispositivo móvil o fijo y permitirá velocidades desde hasta 2Mbps, las cuales estarán disponibles con CDMA2000.
CDMA2000 y 3G
Porque CDMA2000 se desarrolla directamente de la generación anterior de los sistemas probados de CDMA, proporciona el más rápido, el más fácil, la mayoría de la trayectoria rentable a los servicios 3G. Mientras que todas las tecnologías 3G (CDMA2000, WCDMA y TD-SCDMA) pueden ser viables, CDMA2000 es mucho más futuro a continuación en términos del desarrollo de producto, del despliegue comercial y de la aceptación en el mercado. Las primeras redes comerciales CDMA2000 fueron lanzadas en Corea del sur a principios de 2001, y están proporcionando ya servicio sobre a un millón suscriptores que pagaban (en fecha septiembre de 2001), con números mucho más grandes esperados en finales de 2001 y 2002. Una gama grande y cada vez mayor de los chipsets CDMA2000, de los microteléfonos y de los sistemas de la infraestructura de la red ahora está en la producción de volumen y ganando economías de la escala, tantos portadores americanos y japoneses más norteamericanos, más latinos planean rodar fuera de los servicios CDMA2000 en 2002.
Estructuras CDMA2000 en una base instalada sobre de 100 millones de usuarios™ del cdmaOne, de inversiones anteriores leveraging y de la maestría a nivel industrial en microteléfonos del cdmaOne que se convierten. Otras tecnologías 3G, que son radicalmente diferentes de las generaciones anteriores, pueden implicar componentes muy costosos y complejos, nuevos diseños de red y la prueba y períodos largos del despliegue. QUALCOMM cree que el funcionamiento y la rentabilidad probados de CDMA2000 le hacen la mejor opción para los sistemas de la radio 3G. En el mismo tiempo, la compañía está apoyando la industria con otras soluciones para WCDMA y los sistemas con varios modos de funcionamiento que tiendan un puente sobre los boquetes entre las varias redes 2G, 2.5G y 3G.
Normas en marcha
Dentro de las actuaciones en el contexto de la 3G se pueden observar dos ejes en torno a los cuales se desarrollan las iniciativas relativas a normalización y armonización: IMT-2000 (International Mobile Telecommunications-2000) y UMTS (Universal Mobile Telephone System). IMT-2000 es la norma global, en fase de desarrollo, de la UIT, el organismo de normas internacionales dependiente de la Organización de Naciones Unidas. Esta norma contempla tres grupos de velocidades (144 Kbps, 384 Kbps y 2 Mbps) y las bandas de frecuencias 1885-2025 MHz y 2170-2200 MHz, así como 1980-2010 MHz y 2170-2200 MHz para satélites. UMT, consistente con IMT-2000, es la norma surgida en la Unión Europea. Compatible con la RDSI de banda ancha, se puede definir como el sistema de tercera generación que soporta niveles de capacidad de hasta 2 Mbps en una amplia variedad de entornos de radio. Al igual que IMT-2000, UMTS se orienta a proporcionar servicios multimedia basados en una combinación de servicios fijos y móviles para obtener un servicio extremo a extremo sin discontinuidades. Su despliegue, previsto para el año 2000, está asociado a la oferta de servicios tradicionalmente vinculados a las redes fijas, incluyendo los de banda ancha de hasta 2 Mbps. En este sentido, cabe citar el proyecto RACE Mobile, que se desarrolla en el marco del estudio de un sistema móvil de banda ancha que funciona en la banda de 60 GHz para aplicaciones móviles dentro del rango de 2-100 Mbps
Entre los fabricantes de sistemas involucrados de alguna forma en el desarrollo de W-CDMA cabe citar a Ericsson, Qualcom (de la que Ericsson tomará una parte de su capital), Motorola, Nortel, Lucent, Telstra, Sprint, Alcatel, Bell Atlantic, Bosch, Siemens, Sony y Hewlett-Packard. En particular, Alcatel, Bosch, Italtel, Motorola, Nortel, Siemens y Sony han formado la UMTS Alliance para apoyar el desarrollo de una norma de tercera generación basada en GSM para la transmisión de voz y en W-CDMA para el multimedia.
Hasta el momento, se han puesto en marcha sistemas experimentales W-CDMA en diferentes países europeos. Telecom Italia Mobile (TIM), por ejemplo, ha iniciado un proyecto experimental en el área de Turín. Otros desarrollos también de carácter experimental están teniendo lugar en Reino Unido, Suecia, Alemania y Finlandia. Por otra parte, los operadores TIM (Italia) y Sonera (Finlandia) han firmado a finales del pasado año un MoU (Memorandum of Understanding) con NTT DoCoMo (el operador japonés de comunicaciones móviles) referente a actividades de colaboración en I+D. NTT DoCoMo ha abierto una compañía subsidiaria en Francia.
CDMA en Venezuela. *(información de la pagina de telcel Venezuela)
CDMA
(Code Division Multiple Access) es un término genérico que describe una interfaz inalámbrica basada en la tecnología de acceso múltiple por división de código o de espectro expandido.
cdmaOneTM
Es un nombre comercial de marca registrada, reservado para uso exclusivo de las empresas que son miembros de CDG. El mismo describe un sistema inalámbrico completo que incorpora la interfaz aérea IS-95 CDMA y la norma de la red ANSI-41 para la interconexión por conmutación, además de muchas otras normas que integran el sistema inalámbrico completo.
CDMA2000
Identifica la norma TIA para tecnología de tercera generación, que es un resultado evolutivo de cdmaOne, el cual ofrece a los operadores que han desplegado un sistema cdmaOne de segunda generación, una migración transparente que respalda económicamente la actualización a las características y servicios 3G, dentro de las asignaciones del espectro actual, tanto para los operadores celulares como los de PCS.
La interfaz de red definida para cdma2000 apoya la red de segunda generación de todos los operadores actuales, independientemente de la tecnología: cdmaOne, IS-136 TDMA o GSM). La TIA ha presentado esta norma ante la ITU como parte del proceso IMT-2000 3G.
A fin de facilitar la migración de cdmaOne a las capacidades de cdma2000, ofreciendo características avanzadas en el mercado de una manera flexible y oportuna, su implementación se ha dividido en dos fases evolutivas:
Fase I: Las capacidades de la primera fase se han definido en una norma conocida como 1XRTT. La publicación de la 1XRTT se hizo en el primer trimestre de 1999. Esta norma introduce datos en paquetes a 144 Kbps en un entorno móvil y a mayor velocidad en un entorno fijo. Las características disponibles con 1XRTT representan un incremento doble, tanto en la capacidad para voz como en el tiempo de operación en espera, así como una capacidad de datos de más de 300 Kbps y servicios avanzados de datos en paquetes. Adicionalmente extiende considerablemente la duración de la pila y contiene una tecnología mejorada en el modo inactivo. Se ofrecerán todas estas capacidades en un canal existente de 1.25 MHz de cdmaOne.
Fase II: La evolución de cdmaOne, hasta llegar a las capacidades completas de cdma2000, continuará en la segunda fase e incorporará las capacidades de 1XRTT, apoyará canales de todos los tamaños (5 MHz, 10 MHz, etc.), proporcionará velocidad de circuitos y datos en paquete de hasta 2 Mbps, incorporará capacidades avanzadas de multimedia e incluirá una estructura para los servicios de voz y codificadores de voz 3G, entre los que figuran los datos de paquetes de "voice over" y de circuitos.
W-CDMA
Se refiere a las normas ETSI y NTT DoCoMo (filial móvil de la japonesa NT&T) para tecnología de tercera generación sometida ante la ITU, como parte del proceso IMT-2000 3G. Esta norma incorpora una interfaz aérea que utiliza la técnica CDMA, pero que no es compatible en la forma en que está definida para las interfaces inalámbricas y de red con cdmaOne, cdma2000 o IS-136. La especificación de interfaz aérea no es compatible con GSM y, por lo tanto, no apoya la migración evolutiva.
Diferencias principales entre cdma2000 y W-CDMA
cdma2000
W-CDMA
Sincronización de la estación base
Sincronizado
No sincronizado
Adquisición y detección de la estación base
Correlación PN de tiempo desplazado
Búsqueda de códigos paralelos en tres pasos para la detección de la estación base y la sincronización de ranuras / tramas
Longitud de la trama
20 ms
10 ms
Velocidad de la plaqueta
3.6864 Mcps
4.096 Mcps *
Piloto de enlace delantero para el calculo del canal
Piloto común CDM
Piloto dedicado TDM
Formación de haz de antena y haces cerrados
Piloto auxiliar dedicado CDM
Piloto dedicado TDM
*se ha propuesto una velocidad revisada de la plaqueta de 3.84 para W-CDMA que continúa siendo incompatible con los sistemas existentes cdmaOne..
CDMA Fijo
En muchos países en desarrollo existe una tremenda demanda por nuevos servicios telefónicos, sean comerciales o residenciales. Cada vez más, los operadores están mirando hacia las tecnologías inalámbricas para proporcionar a miles de nuevos suscriptores servicios de alta calidad a precios razonables. Los operadores alámbricos actuales pueden extender sus redes con Wireless Local Loop (WLL) o acceso fijo inalámbrico, mientras que los operadores celulares pueden capitalizar sus redes actuales proveyendo servicios residenciales con WLL. Este sería el caso de Telcel que ha obtenido licencias para prestar servicios inalámbricos fijos en todo el territorio nacional. Pero también pueden utilizar el espectro que actualmente tienen (en este caso en la banda de 800MHz) para prestar servicios fijos, con tecnología CDMA.
Los nuevos proveedores de servicios rápidamente pueden desplegar soluciones WLL no tradicionales para satisfacer las necesidades de comunicaciones de las comunidades. Las características únicas de uso y los beneficios de CDMA hacen de esta tecnología una significativa elección, tanto para sistemas inalámbricos móviles como fijos. En un ambiente de telefonía fija, se estima que CDMA proporciona entre 15 y 20 veces la capacidad de los sistemas celulares AMPS, de vieja data, con la resultante de la más alta capacidad ofrecida, basada en celular para aplicaciones WLL.
La clave para que se obtenga esta capacidad incrementada está en que, en un ambiente fijo, el sistema de control de poder CDMA es capaz de monitorear con mucha precisión los requerimientos de energía, dando como resultado un ahorro de energía de transmisión y una capacidad aumentada. Los suscriptores en un ambiente fijo requieren menos poder de radiofrecuencia para alcanzar comunicaciones de calidad, de manera que más usuarios pueden ser colocados en un mismo canal de transmisión. Además, CDMA optimiza el uso del espectro radioeléctrico, el cual es un recurso escaso.
La capacidad para reutilizar la frecuencia de una misma celda y al requerir ancho de banda no contiguo, junto a su extenso rango de cobertura, simplifica la planificación e implementación de la radiofrecuencia. Esto le permite a los operadores invertir en menos en celdas y desplegarlas más rápido, con la consiguiente reducción de los tiempos para comenzar a percibir ingresos por el servicio.
CDMA y el Internet Móvil
Los servicios móviles basados en el estándar CDMA permitirán a centenares de millones de usuarios disfrutar de contenido multimedia, en todo momento y en cualquier lugar. Según un estudio publicado por la firma Datacomm Research Company, cuya sede se encuentra en Chesterfield, Missouri, el mercado de Internet Móvil estallará una vez que los operadores comiencen a ofrecer recursos multimedia a precios razonables. "Nuestras investigaciones muestran que CDMA llegará allí primero que las demás tecnologías", dice Ira Brodsky, presidente de Datacomm Research y autora principal del estudio titulado "Global CDMA Business Opportunities".
Entre otras conclusiones expuestas en el citado informe se encuentran:
1.- CDMA es la elección casi unánime de los operadores para servicios de tercera generación, debido a que es la única interfaz de aire que puede satisfacer los requerimientos de voz y datos del mañana. A pesar de versiones competidoras, como cdma2000 y W-CDMA, la armonización de estándares y los terminales multimodo prometen que se expanda el roaming internacional y se aceleren las economías de escala.
2.- El éxito de Internet Inalámbrico depende de tres nuevas funciones: movilidad, personalización y localización. La movilidad hace que Internet y las aplicaciones empresariales se encuentren disponibles mientras el usuario se mueve. La personalización otorga al usuario las prestaciones y el contenido que requieren, independientemente de dónde se encuentren y qué tipo de terminales están utilizando. La localización proporciona a los usuarios móviles información y servicios específicos, según dónde estén en el
momento de usar las redes.
3.- La tecnología denominada High Data Rate (HDR), perteneciente a Qualcomm, representará una fuerte competencia a los actuales los medios cableados de alta velocidad (cable modem y DSL). Sin precedentes de ningún tipo, HDR ofrece acceso desde ubicaciones distintas (portabilidad) y acceso mientras se está en camino a cualquier lugar (movilidad). Finalmente, HDR permitirá a los proveedores de servicios brindar acceso a Internet a alta velocidad en sitios no servidos por las opciones alambradas.
4.- cdma2000 ofrece mayores ventajas que W-CDMA, debido a que dispondrá de todas las capacidades de IMT-2000 (velocidades de hasta 2 Mbps), con un tercio del espectro. Está previsto que cdma2000 será introducido primero y será compatible con la tecnología cdmaOne, la cual está siendo utilizada por 70 millones de usuarios en todo el mundo.
5.- W-CDMA, la solución preferida en los mercados dominados por GSM, también será exitosa. Primero será desplegado en el espectro que ha sido designado para servicios de tercera generación, luego reemplazará lentamente a GSM y a TDMA en el espectro existente. Sin embargo, W-CDMA se tomará más tiempo en ser desarrollado y comercializado de lo que señalan sus proponentes.
CDMA y los sistemas de Tercera Generación
CdmaOne es la única tecnología que muestra una clara evolución hacia sistemas móviles de tercera generación, debido a que se está construyendo sobre el diseño y el marco de los sistemas de hoy. Si se miran los sistemas 3G según la perspectiva de los operadores de redes, la preservación de la inversión que se obtiene en infraestructura y en espectro, son puntos significativos en la definición de los requerimientos para la migración tecnológica. Los llamados servicios 3G estarán disponibles con cdmaOne tanto en las existentes como en las nuevas bandas de espectro. Este punto es importante a la hora de considerar la posición de aquellos operadores establecidos que no quieran, o no puedan, obtener nuevo espectro. Los esfuerzos del Grupode Desarrollo CDMA (CDG) están enfocados en una estrategia evolutiva hasta alcanzar totalmente las capacidades de cdma2000 sin afectar las inversiones del operador de redes, ni las prestaciones demandadas por sus usuarios.
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