Conectividad móvil

En la actualidad los celulares cuentan con mucha conectividad ya sea para las llamadas entrantes y salientes, como también la comunicación con internet o con otros celulares. Conoceremos algunos de estos conceptos básicos y su funcionamiento.

Red de celdas

Una red de celdas o red celular es una red formada por celdas de radio (o simplemente celdas) cada una con su propio transmisor, conocidas como estación base. Estas celdas son usadas con el fin de cubrir diferentes áreas para proveer cobertura de radio sobre un área más grande que el de una celda.

El requerimiento principal de una red en el concepto celular es encontrar una manera de que cada estación distribuida distinga la señal de su propio transmisor de la señal de otros transmisores. Hay dos soluciones a esto, acceso múltiple por división de frecuencias (FDMA del inglés Frequency Division Multiple Access) y multiplexación por división de código (CDMA del inglés Code Division Multiple Access). FDMA funciona usando frecuencias diferentes entre celdas vecinas. Encontrando la frecuencia de la celda elegida.

Ventajas

Estas redes ofrecen varias ventajas comparadas con soluciones alternativas:

§  Incrementan la capacidad

§  Reducen el uso de energía

§  Tienen mejor cobertura

§  Tienen acceso a internet

Los detalles del proceso de paginación varían de red a red, pero normalmente se conoce un número limitado de celdas donde el teléfono se encuentra (este grupo de celdas es llamado área de localización en los sistemas GSM o área de ruteo en los UMTS). La paginación comienza enviando mensajes de difusión en estas celdas. Los mensajes de paginación pueden ser usados para transferir información. Esto se usa, por ejemplo, en los sistemas CDMA para el envió de mensajes SMS.

Las Frecuencias

El incremento en la capacidad de una red celular, comparando con una red con un solo transmisor, viene con el hecho de que la misma radiofrecuencia puede ser usada en un área diferente para una transmisión completamente diferente. Si hubiera un solo transmisor, solo una transmisión puede ser realizada en cualquier frecuencia dada. Desafortunadamente es inevitable cierto nivel de interferencia en la señal producida por las otras celdas que usan la misma frecuencia. Esto significa que en un sistema estándar FDMA habrá al menos un hueco entre celdas que utilicen la misma frecuencia.

Cuando un usuario de telefonía móvil se mueve de una celda a otra, el conmutador automáticamente indica al dispositivo y a la celda con la señal más fuerte (indicada por el dispositivo) a trasladarse a un nuevo canal de radio (frecuencia). Cuando el dispositivo responde a través de la nueva celda, el conmutador de intercambio lo conecta a ésta.

Tecnologías modernas

Los sistemas de telefonía móvil modernos utilizan celdas debido a que las frecuencias de radio son recursos limitados y compartidos. Las celdas y los dispositivos cambian de frecuencia bajo el control de computadoras y usan transmisores de baja potencia, así el número limitado de frecuencias puede ser utilizado por muchas llamadas con menos interferencia.

Ya que la mayoría de los teléfonos móviles utilizan tecnología celular, incluyendo GSM, CDMA y AMPS (analógico), el término "teléfono celular" es intercambiable con "teléfono móvil"; sin embargo, una excepción de teléfonos móviles que utilizan tecnología celular son los teléfonos satelitales.

Sistema telefónico móvil avanzado - 1G

El Sistema Telefónico Móvil Avanzado o AMPS (del inglés Advanced Mobile Phone System) es un sistema de telefonía móvil de primera generación (1G, voz analógica) desarrollado por los laboratorios Bell. Se implementó por primera vez en 1982 en Estados Unidos.

¿Cómo funcionaban

AMPS y los sistemas telefónicos móviles del mismo tipo dividen el espacio geográfico en una red de celdas o simplemente celdas (en inglés cells, de ahí el nombre de telefonía celular), de tal forma que las celdas adyacentes nunca usen las mismas frecuencias, para evitar interferencias.

Digital AMPS 2G

IS-54 emplea el mismo espaciado de canales de 30kHz y las bandas de frecuencia (824-849 y 869-894 MHz) como lo hace AMPS. La capacidad se incrementó sobre el diseño analógico anterior dividiendo cada par de canales de 30 kHz en tres ranuras de tiempo y comprimiendo digitalmente los datos de voz, consiguiendo tres veces la capacidad de llamadas en una misma célula. Un sistema digital también hace las llamadas más seguras porque los escáneres analógicos ya no son capaces de acceder a señales digitales.

Los bits de datos de una conversación componen un campo de datos, denominado DATA field.Seis ranuras hacen una trama completa IS-54. un campo de datos en las ranuras 1 y 4, 2 y 5, y 3 y 6 conforman un circuito de voz. DVCC significa código de color de verificación digital, terminología vieja usada para un valor de 8-bits asignado a cada célula. G significa tiempo de guardia, el período entre cada ranura de tiempo. RSVD significa Reservado (casi todas las tecnologías reservan bits). SYNC es la sincronía, un campo de dato crítico en toda multiplexación por división de tiempo.

UMTS-3G

Los servicios asociados con la tercera generación proporcionan la posibilidad de transferir tanto voz y datos (una llamada telefónica o una videollamada) y datos no-voz (como ladescarga de programas, intercambio de correos electrónicos, y mensajería instantánea).

Aunque esta tecnología estaba orientada a la telefonía móvil, desde hace unos años las operadoras de telefonía móvil ofrecen servicios exclusivos de conexión a Internet mediante módem USB, sin necesidad de adquirir un teléfono móvil, por lo que cualquier computadora puede disponer de acceso a Internet. Existen otros dispositivos como algunos ultrapórtátiles (netbooks) que incorporan el módem integrado en el propio equipo, pero requieren de una tarjeta SIM (la que llevan los teléfonos móviles) para su uso, por lo que en este caso sí es necesario estar dado de alta con un número de teléfono.

La seguridad de la red 3G

Las redes 3G ofrecen mayor grado de seguridad en comparación con sus predecesoras 2G. Al permitir a la UE autenticar la red a la que se está conectando, el usuario puede asegurarse de que la red es la intencionada y no una imitación. En la conferencia BlackHat 2010 un hacker demostró (con un presupuesto de US$ 1.500) que podía obtener números celulares e incluso escuchar las llamadas de teléfonos GSM cercanos, esto era logrado haciéndose pasar por una base (antena receptora/transmisora) de la telefónica AT&T en este caso. Las redes 3G usan el cifrado por bloques KASUMI en vez del anterior cifrador de flujo A5/1. Aún así, se han identificado algunas debilidades en el código KASUMI.

Telefonía móvil 4G

La 4G esta basada completamente en el protocolo IP, siendo un sistema de sistemas y una red de redes, que se alcanza gracias a la convergencia entre las redes de cables e inalámbricas. Esta tecnología podrá ser usada por modems inalámbricos, celulares inteligentes y otros dispositivos móviles. La principal diferencia con las generaciones predecesoras será la capacidad para proveer velocidades de acceso mayores de 100 Mbps en movimiento y 1 Gbps en reposo, manteniendo una calidad de servicio (QoS) de punta a punta de alta seguridad que permitirá ofrecer servicios de cualquier clase en cualquier momento, en cualquier lugar, con el mínimo coste posible.

Caracteristicas

El concepto de 4G trae unas velocidades mayores a las de 300 Mbps con un rating radio de 8.000 Khz; entre otras, incluye técnicas de avanzado rendimiento radio como MIMO y OFDM. Dos de los términos que definen la evolución de 3G, siguiendo la estandarización del 3GPP, serán LTE (‘Long Term Evolution’) para el acceso radio, y SAE (‘Service Architecture Evolution’) para la parte núcleo de la red. Los requisitos ITU y estándares 4G indican las siguientes características.

Enlace Infrarrojo
A la hora de transmitir, las estaciones infrarrojas pueden usar tres tipos de métodos para ello: punto a punto, casi-difuso y difuso.En el modo punto a punto, el tipo de emisión por parte del transmisor se hace de forma direccional. Por ello, las estaciones deben verse directamente, para poder dirigir el haz de luz directamente de una hacia la otra. Por este motivo, este es el tipo de red inalámbrica más limitado, pues a todos los inconvenientes de las comunicaciones infrarrojas hay que unir el hecho de tener que colocar las estaciones enfrentadas. Este método se suele usar en redes inalámbricas Token Ring, donde el anillo está formado por una unión de enlaces punto a punto entre las distintas estaciones, conformando cada uno de los segmentos.

1) Peer to Peer o Ad Hoc: Es el tipo de configuración más sencilla, en el que dos o más estaciones se conectan directamente, de forma visible, formando una especie de anillo.

2) Modo Infraestructura: En este tipo de configuración, se añade un elemento llamado punto de acceso (más conocido como AP (Access Point)). Dicho elemento, permite formar redes de menor tamaño que serán interconectadas a través de él. En ocasiones, dependiendo del tipo de punto de acceso, las redes pueden ser de tipos distintos, siendo este dispositivo el encargado de realizar la conversión entre señales.

Bluetooth

Bluetooth es una especificación industrial para Redes Inalámbricas de Área Personal (WPAN) que posibilita la transmisión de voz y datos entre diferentes dispositivos mediante un enlace por radiofrecuencia en la banda ISM de los 2,4 GHz. Los principales objetivos que se pretenden 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 equipos personales.

La especificación de Bluetooth define un canal de comunicación de máximo 720 kb/s (1 Mbps de capacidad bruta) con rango óptimo de 10 m (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).

Wi-Fi

Wi-Fi es una marca de la Wi-Fi Alliance (anteriormente la WECA: Wireless Ethernet Compatibility Alliance), la organización comercial que adopta, prueba y certifica que los equipos cumplen los estándares 802.11 relacionados a redes inalámbricas de área local.

Problemas

Uno de los problemas a los cuales se enfrenta actualmente la tecnología Wi-Fi es la progresiva saturación del espectro radioeléctrico, debido a la masificación de usuarios, esto afecta especialmente en las conexiones de larga distancia (mayor de 100 metros). En realidad Wi-Fi está diseñado para conectar ordenadores a la red a distancias reducidas, cualquier uso de mayor alcance está expuesto a un excesivo riesgo de interferencias.

Un muy elevado porcentaje de redes son instalados sin tener en consideración la seguridad convirtiendo así sus redes en redes abiertas (o completamente vulnerables ante el intento de acceder a ellas por terceras personas), sin proteger la información que por ellas circulan.

WiFi Max

·         Distancias de hasta 80 kilómetros, con antenas muy direccionales y de alta ganancia.

·         Velocidades de hasta 75 Mbps, 35+35 Mbps, siempre que el espectro esté completamente limpio.

·         Facilidades para añadir más canales, dependiendo de la regulación de cada país.

·         Anchos de banda configurables y no cerrados, sujetos a la relación de espectro.

·         Permite dividir el canal de comunicación en pequeñas subportadoras (dos tipos: guardias y datos).

Bibliografía:

http://www.informatica-hoy.com.ar/redes/

http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/3720

http://es.wikipedia.org/wiki/Red_de_celdas

http://es.wikipedia.org/wiki/AMPS

http://es.wikipedia.org/wiki/D-AMPS