Evolución de las Tecnologías Móviles: De 1G a 5G y Más Allá

Evolución de las Tecnologías Móviles

1G

En 1978, en los laboratorios Bell de AT&T, se desarrolló el sistema AMPS (Advanced Mobile Phone System), que entró en operación en 1983. Este sistema utilizaba un ancho de banda de 30kHz en la banda de 800MHz. Otros sistemas de la época incluyen TACS (Total Access Communications Systems) y ETACS (European Total Access Cellular System).

Estos sistemas utilizaban tecnología analógica, la mayoría basados en FDD (Frequency Division Duplexing) y modulación en frecuencia. Solo proporcionaban servicios de voz. Los principales problemas eran la incompatibilidad entre proveedores y la capacidad limitada.

2G

La segunda generación utiliza técnicas como TDMA (Time Division Multiple Access) y CDMA (Code Division Multiple Access). Los tres estándares principales son:

• GSM (Global System for Mobile Communications): Opera en la banda de 900MHz, utiliza TDMA y FDD.
• IS-136: Utiliza FDD y TDMA.
• IS-95 (cdmaOne): Opera en modo dual con el anterior y utiliza CDMA.

2.5G

Esta generación intermedia introdujo plataformas como conmutación de circuitos de datos de alta velocidad, GPRS (General Packet Radio Service), EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) y CDMA2000-1xRTT.

3G

Los objetivos de la 3G eran: terminales móviles pequeñas y de bajo costo, mayor eficiencia espectral, un estándar mundial, compatibilidad entre sistemas y flexibilidad. Se desarrolló debido a la alta demanda de servicios de datos basados en transmisión IP, altas tasas de transmisión y la limitación del espectro. La norma WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) emplea CDMA. Utiliza tramas de 10ms y tiene dos modos de operación: FDD y TDD (Time Division Duplexing).

4G

En 4G, toda la tecnología está orientada a la conmutación de paquetes y basada en protocolos IP. Los estándares son UMB (Ultra Mobile Broadband), WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) y LTE (Long Term Evolution). 4G tiene mayor gama que 3G, configuración en modo TDD y FDD, seguridad en datos de usuario y servicios con y sin contención.

IMT Avanzadas

Las IMT (International Mobile Telecommunications) avanzadas buscan:

• Soportar una amplia gama de servicios y aplicaciones de forma rentable.
• Compatibilidad de servicios dentro de las IMT y con redes fijas.
• Capacidad de interfuncionamiento con otros sistemas de acceso radio.
• Servicios móviles de alta calidad.

Algunas características importantes de LTE son: solo admite conmutación de paquetes, ofrece una alta tasa de transmisión de datos y baja latencia, soporta anchos de banda de 1.4MHz, 3MHz hasta 20MHz, tasa pico de 100Mbps en el enlace descendente con 20MHz de ancho de banda y mejora la latencia.

Tecnologías Intermedias

HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access), o 3.5G, optimiza la tecnología espectral UMTS/WCDMA. Consiste en un nuevo canal compartido en el enlace descendente y mejora la capacidad máxima de transferencia, alcanzando tasas de hasta 14Mbps.

HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access), revisión 6, es un protocolo de acceso de datos con una tasa de transferencia de subida de hasta 7.2Mbps.

La revisión 7 de HSPA (High-Speed Packet Access) introduce dos mejoras: modulación 64QAM y MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) 2x2, que utiliza dos transmisiones sobre la misma frecuencia para que el receptor reconstruya la señal con mayor fiabilidad.

Interfaz Uu o LTE

Permite la transferencia de información por el canal radio entre el eNodeB y los equipos de usuario.

Técnicas de Acceso Múltiple

FDMA (Frequency Division Multiple Access): El espectro se divide en intervalos de frecuencia. Distintos usuarios transmiten simultáneamente usando diferentes frecuencias.

TDMA (Time Division Multiple Access): El espectro se divide en ranuras de tiempo. Un usuario utiliza el canal durante un periodo determinado.

CDMA (Code Division Multiple Access): Varios usuarios utilizan el espectro simultáneamente. Se asigna un código de dispersión a cada usuario para distinguir las señales.

OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access): Es una forma de modulación multiportadora donde las portadoras son ortogonales entre sí. La ortogonalidad se puede perder en un canal disperso debido a la interferencia entre símbolos.

5G y el Futuro

Las futuras redes 5G requieren grandes incrementos en capacidad. La tecnología MIMO Masivo promete enormes ganancias en capacidad y eficiencia espectral al usar un gran número de antenas. Los sistemas basados en ondas milimétricas explotan frecuencias superiores a los 10GHz.