Fundamentos y Evolución de las Telecomunicaciones Móviles: De 1G a LTE-Advanced
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Fundamentos de Redes Inalámbricas y Radiofrecuencia (RF)
Mecanismos de Acceso y Optimización en WLAN
- VSC (Virtual Carrier Sense): Mecanismo utilizado para evitar colisiones cuando dos estaciones intentan acceder al medio simultáneamente. Emplea los mensajes RTS (Request To Send) y CTS (Clear To Send).
- VCS (Virtual Carrier Sense): Permite que dos equipos ocultos por distancia puedan comunicarse a través del Punto de Acceso (AP).
- WLAN 2.4 GHz: Utiliza 14 canales, cada uno de 22 MHz de ancho de banda, separados a 5 MHz, lo que resulta en canales traslapados.
- Mejor Canal: Aquel que presenta la menor cantidad de redes activas y la señal más baja (menor interferencia).
- SNR (Signal-to-Noise Ratio): Diferencia en el nivel de señal útil y el ruido de piso (noise floor).
- DFS (Dynamic Frequency Selection): Mecanismo que cambia automáticamente de canal cuando detecta mucha interferencia (común en bandas de 5 GHz).
- Beamforming: Uso de antenas inteligentes que optimizan la transmisión, dirigiendo la señal hacia una dirección específica.
- Bluetooth: Opera en la banda de 2.45 GHz (canal RF).
Conceptos Históricos y Físicos
- Rudolf Hertz: Demostró que las ondas electromagnéticas viajan en el aire libre y el vacío.
- BXE/S = U*T: (Fórmula sin contexto específico).
Evolución de las Telecomunicaciones Móviles (1G a 4G)
1G: Telefonía Analógica
- Lanzamiento: 1979 por Martin Cooper (EE. UU.).
- Características: Voz analógica, baja capacidad y calidad, nula seguridad. Utilizaba el estándar AMPS.
2G: Estándares Digitales
Técnicas de Acceso al Medio
- TDMA (Time Division Multiple Access): Utiliza el espectro disponible asignando distintos intervalos de tiempo a diferentes canales.
- FDMA (Frequency Division Multiple Access): Divide el espectro disponible en múltiples subportadoras.
- CDMA (Code Division Multiple Access): Técnica de transmisión de datos, posteriormente reemplazada por GSM en muchas regiones.
- GSM (Global System for Mobile Communications): Divide el espectro en varios grupos de frecuencias, y luego realiza multiplexación con TDMA.
Generaciones Intermedias y Velocidades
- 2G (TDMA): Opera típicamente a 850 MHz. Permite SMS y CSD (Circuit Switched Data). Velocidad inicial de 9.6 kbps. Enfocado en la eficiencia de la batería.
- GPRS (General Packet Radio Service) - 2.5G: Permite la transmisión de paquetes de datos. Velocidad de 20 kbps por TSL (Time Slot).
- EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) - 3G (Clasificación temprana): Velocidad de 40 kbps, con una tasa de transmisión máxima de hasta 2 Mbps.
3G: Servicios Multimedia
- UMTS (Universal Mobile Telecommunications System): Basado en WCDMA. Ofrece capacidad multimedia e internet de banda ancha.
- MGW (Media Gateway): Permite la conmutación de tráfico multimedia.
- HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access): Permite transmisiones simultáneas utilizando hasta 3 portadoras de 5 MHz.
4G: Banda Ancha Móvil Avanzada
- IMT-Advanced: Define los requisitos: 100 Mbps en movimiento y 1 Gbps en modo fijo. Utiliza 40 MHz de ancho de banda.
- LTE-Advanced (4G): Velocidades teóricas: DL (Downlink) 3 Gbps y UL (Uplink) 1.5 Gbps.
- CA (Carrier Aggregation): Permite ocupar hasta 100 MHz de ancho de banda total, utilizando portadoras no continuas de la misma o distinta banda.
- Relay Nodes: Uso de nodos repetidores para mejorar el acceso en los bordes de la celda.
- COMP (Coordinated Multi-Point): Reduce la interferencia en el borde de la celda mediante la coordinación de múltiples puntos de transmisión.
Gestión de Movilidad y Recursos
- HANDOVER (Traspaso): Proceso de cambio de celda o canal.
- Intra-BTS: Cambio de canal dentro de la misma estación base (BTS).
- Intra-BSC: Cambio de BTS dentro del mismo controlador de estación base (BSC).
- Inter-BSC: Movimiento entre BTSs controladas por diferentes BSCs.
- Inter-MSC: Movimiento entre redes o entre diferentes centros de conmutación móvil (MSC).
- VAMOS (Voice services over Adaptive Multi-user channels on One Slot): Permite la multiplexación de dos usuarios de voz de forma simultánea en un mismo slot de tiempo.
- INTENSIDAD (Cálculo de Tráfico): Consiste en utilizar el volumen medio de tráfico en la hora cargada (BH - Busy Hour).
Componentes Clave de la Red Móvil
Definiciones de los elementos fundamentales de la infraestructura de telecomunicaciones:
- BTS (Base Transceiver Station): Estación radio base. Provee los canales de radio y gestiona la interfaz aérea.
- BSC (Base Station Controller): Administración de frecuencias, control de las BTSs y gestión de funciones de movilidad.
- MSC (Mobile Switching Center): Encargado de la conmutación y gestión de las llamadas de un grupo de BSCs.
- HLR (Home Location Register): Almacena la identidad y los datos de usuario de todos los abonados de la red.
- SGSN (Serving GPRS Support Node): Realiza el enrutamiento de paquetes y transferencia, además de la gestión de movilidad en la red de paquetes.
- GGSN (Gateway GPRS Support Node): Convierte paquetes GPRS en paquetes de datos de protocolo IP para la conexión a redes externas (como Internet).