Telefonía móvil

GSM

INTRODUCCIÓN:

Desde hace 10 ó 11 años la tecnología GSM ha dado grandes pasos y actualmente enfrenta una mayor evolución para dar cara al futuro. 

Se diferencia de los sistemas inalámbricos de primera generación porque usa tecnología digital y métodos de ofrecen múltiples accesos de transmisión con división de tiempos. La voz es digitalmente codificada por única vía, lo que emula las características del lenguaje humano. El método de transmisión permite la transmisión de una gran cantidad de datos a buena velocidad.

HISTORIA DEL TELÉFONO MÓVIL: 

El teléfono móvil o teléfono celular es un dispositivo inalámbrico electrónico para acceder y utilizar los servicios de la red de telefonía móvil. Se denomina también celular en la mayoría de países latinoamericanos debido a que el servicio funciona mediante una red de celdas, donde cada antena repetidora de señal es una célula, si bien también existen redes telefónicas móviles.

A partir del siglo XXI, los teléfonos móviles han adquirido funcionalidades que van mucho más allá de limitarse solo a llamar, traducir o enviar mensajes de texto, se puede decir que ha incorporado las funciones de los dispositivos tales como PDA, cámara de fotos, cámara de video, consola de videojuegos portátil, agenda electrónica, reloj despertador, calculadora, micro-proyector, radio portátil, GPS o reproductor multimedia , así como poder realizar una multitud de acciones en un dispositivo pequeño y portátil que llevan prácticamente todos los habitantes de países desarrollados y un número creciente de habitantes de países en desarrollo.A finales de los años 50 del siglo XX el científico soviético Leonid Ivanovich Kupriyanovich desarrolla un sistema de comunicación móvil que culmina en el modelo KL-1 que utiliza ondas de radio y es capaz alcanzar una distancia de 30 km pudiendo servir a varios clientes. Este teléfono móvil fue patentado el 11 de enero de 1957 con el Certificado de Patente n. 115494. Esté fue la base para la investigación que Leonid Ivanovich Kupriyanovich comenzó el año siguiente en el Instituto de Investigación Científica de Voronezh. De esta investigación y desarrollo surgió el «Altay» que fue distribuido comercialmente en 1963 llegando a estar presente en en más de 114 ciudades de la Unión Soviética, dando servicio a hospitales y médicos. El sistema se extendió por otros países de Europa del Este como Bulgaria quien lo mostraría en la exposición internacional Inforga.1La primera red comercial automática fue la de NTT de Japón en 1974 y seguido por la NMT, que funcionaba en simultáneo en Suecia, Dinamarca, Noruega y Finlandia en 1981 usando teléfonos de Ericsson y Mobira . Arabia Saudita también usaba la NMT y la puso en operación un mes antes que los países nórdicos. El primer antecedente respecto al teléfono móvil en Estados Unidos es de la compañía Motorola, con su modelo DynaTAC 8000X. El modelo fue diseñado por el ingeniero de Motorola Rudy Krolopp en 1983. El modelo pesaba poco menos de un kilo y tenía un valor de casi 4000 dólares estadounidenses. Krolopp se incorporaría posteriormente al equipo de investigación y desarrollo de Motorola liderado por Martin Cooper. Tanto Cooper como Krolopp aparecen como propietarios de la patente original. A partir del DynaTAC 8000X, Motorola desarrollaría nuevos modelos como el Motorola MicroTAC, lanzado en 1989, y el Motorola StarTAC, lanzado en 1996 al mercado. Básicamente podemos distinguir en el planeta dos tipos de redes de telefonía móvil, la existencia de las mismas es fundamental para que podamos llevar a cabo el uso de nuestro teléfono celular, para que naveguemos en Internet o para que enviemos mensajes de texto como lo hacemos habitualmente. La primera red es la Red de Telefonía móvil de tipo analógico , la misma establece la comunicación mediante señales vocales analógicas, tanto en el tramo radioeléctrico como en el tramo terrestre; la primera versión de la misma funcionó en la banda radioeléctrica de los 450 MHz, luego trabajaría en la banda de los 900 MHz, en países como España, esta red fue retirada el 31 de diciembre de 2003. Luego tenemos la red de telefonía móvil digital, aquí ya la comunicación se lleva a cabo mediante señales digitales, esto nos permite optimizar el aprovechamiento de las bandas de radiofrecuencia como la calidad de la transmisión de las señales. El exponente más significativo que esta red posee actualmente es el GSM y su tercera generación UMTS, ambos funcionan en las bandas de 850/900 MHz, en el 2004, llegó a alcanzar los 100 millones de usuarios.Martin Cooper fue el pionero en esta tecnología, a él se le considera como «el padre de la telefonía celular» al introducir el primer radio-teléfono, en 1973, en Estados Unidos, mientras trabajaba para Motorola; pero no fue hasta 1979 cuando aparecieron los primeros sistemas comerciales en Tokio, Japón por la compañía NTT.En 1981, los países nórdicos introdujeron un sistema celular similar a AMPS . Por otro lado, en Estados Unidos, gracias a que la entidad reguladora de ese país adoptó reglas para la creación de un servicio comercial de telefonía celular, en 1983 se puso en operación el primer sistema comercial en la ciudad de Chicago.Evolución tecnológica y de diseño de los teléfonos celulares o móviles desde 1995 hasta 2001.Con ese punto de partida, en varios países se diseminó la telefonía celular como una alternativa a la telefonía convencional inalámbrica. La tecnología tuvo gran aceptación, por lo que a los pocos años de implantarse se empezó a saturar el servicio. En ese sentido, hubo la necesidad de desarrollar e implantar otras formas de acceso múltiple al canal y transformar los sistemas analógicos a digitales, con el objeto de darle cabida a más usuarios. Para separar una etapa de la otra, la telefonía celular se ha caracterizado por contar con diferentes generaciones. A continuación, se describe cada una de ellas. En la actualidad tienen gran importancia los teléfonos móviles táctiles.

CARACTERÍSTICAS:

GSM significa Sistema Global para Comunicaciones Móviles y es un estándar para definir medios de comunicación móvil como llamadas telefónicas y mensajería de texto (SMS).

Los mensajes de texto pueden codificarse usando varios alfabetos. El más común alfabeto de 7 bits es frecuentemente citado como el alfabeto GSM y contiene todos los caracteres latinos, los dígitos y algunos caracteres especiales. Un mensaje enviado en alfabeto GSM puede contenera hasta 160 caracteres.

My-Cool-SMS soporta totalmente mensajes GSM y puede enviar mensajes en formato largo hasta de 765 caracteres.

Es un sistema compatible de telefonía móvil digital de segunda generación que permite la transmisión de voz y datos. Se ha desarrollado en Europa con la colaboración de operadores, administraciones públicas y otras empresas. Hoy en día lo utilizan los teléfonos móviles digitales de todo el mundo. Se distingue de las tecnologías anteriores en que la línea no está vinculada al teléfono, sino a una tarjeta Sim (Subscriber Identity Module, módulo de identidad del suscriptor), que puede ser de contrato o de prepago. Este dispositivo funciona en todos los terminales GSM, de manera que es posible insertarlo en otro móvil en el caso de que el aparato se averíe.

Empleaban sistemas digitales para la conexión de las radio bases con la red telefónica, pero en la primera de ellas la transmisión se realizaba única y exclusivamente de manera analógica.

En la segunda generación, también se presentaron avanzados teléfonos celulares, con dimensiones más pequeñas, que se conectaban con rapidez a la señal de las redes. En este período, sin duda, el móvil tuvo un gran crecimiento y popularidad, entre otras cosas por la aparición de los teléfonos prepagos. De igual forma, los usuarios dispusieron por primera vez de una herramienta muy eficaz para la comunicación: los mensajes de texto SMS (Short Message Service).

Inicialmente, estos SMS fueron posible a través del Sistema Global para Comunicaciones Móviles, Global System for Mobile Communications(GMS), hoy el estándar más popular de telefonía celular en el mundo, con más de 3 billones de usuarios en 212 países. Luego, el servicio de mensajes de texto estuvo disponible en todas las redes digitales. Durante esta 2G, los suscriptores también pudieron disfrutar de los ringtones pagos.

Hasta mediados de 2009, la mayoría de los teléfonos móviles CDMA y GSM (“Global System for Mobile” o “Groupe Speciale Mobile”, o “Sistema Global de Comunicaciones Móviles”, en español) de los Estados Unidos funcionaban en la red 2G. 2G es una sigla que significa “segunda generación”. Los teléfonos 2G usan una señal digital transmitida desde torres de radiotransmisión, a diferencia de los teléfonos móviles 1G, que usaban señales analógicas. Aunque los teléfonos 2G cuentan con una capacidad de transmisión de datos mayor a la de los teléfonos 2G, esta capacidad es limitada.

El sistema soporta gran cantidad de usuarios ya que se usan varias estaciones, cada una con su antena con un rango de frecuencia determinado.

Cada estación se conoce como una celda (cell).

Las celdas contiguas de la red usan distintas frecuencias.

Las redes de telefonía móvil se basan en el concepto de celdas, es decir zonas circulares que se superponen para cubrir un área geográfica.

Red celular

Las redes celulares se basan en el uso de un transmisor-receptor central en cada celda, denominado "estación base" (o Estación base transceptora, BTS).

Cuanto menor sea el radio de una celda, mayor será el ancho de banda disponible. Por lo tanto, en zonas urbanas muy pobladas, hay celdas con un radio de unos cientos de metros mientras que en zonas rurales hay celdas enormes de hasta 30 kilómetros que proporcionan cobertura.

Las terminales (dispositivos) se identifican por medio de un número único de identificación de 15 dígitos denominado IMEI (Identificador internacional de equipos móviles). Cada tarjeta SIM posee un número de identificación único (y secreto) denominado IMSI (Identificador internacional de abonados móviles). Este código se puede proteger con una clave de 4 dígitos llamada código PIN.

VENTAJAS:

- Permite la transmisión de datos a velocidades de hasta de 9.6 kbps facilitando el servicio de mensajes breves.

- El roaming internacional, que permite el uso de un celular en cualquier país del mundo donde exista la tecnología GSM. 

- La zona de cobertura es considerablemente extensa, es decir, tiene un gran alcance.

INCONVENIENTES:

- Poco ancho de banda y la velocidad es bastante lenta.

- Causa interferencias electrónicas con otros dispositivos.

UMTS (3G)

El siguiente estándar que vamos a ver es el 3G o la tercera generación de transmisión de voz y datos a través de telefonía móvil, mediante el servicio universal de telecomunicaciones móviles.
Los servicios asociados con la tercera generación proporcionan la posibilidad de transferir voz y datos como por ejemplo la descarga de programas, el intercambio de correos eléctronicos y mensajería instantánea... etc.
Aunque esta tecnología está actualmente orientada a la telefonía móvil, desde hace unos años las operadoras de telefonía móvil ofrecen servicios exclusivos de conexión a Internet mediante un módem USB, sin necesidad de adquirir un teléfono móvil. Por este motivo, cualquier computadora puede disponer de acceso a Internet.

Existen otros dispositivos como algunos netbooks y tablets que incorporan el módem integrado en el propio equipo. En cualquier caso requieren una tarjeta SIM para su uso aunque el uso del número de teléfono móvil que está asociado a la tarjeta para realizar o recibir llamadas, pueda estar bloqueado o estar asociado a un número con contrato 3G.

La mayoría de móviles 3G soportan su uso como módem USB (soportado por todos los teléfonos inteligentes con Android y con iOS) y algunos permiten su uso vía Wi-Fi o Bluetooth.

High-Speed Packet Access (HSPA) es una fusión de dos protocolos móviles, High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) y High Speed Uplink Packet Access (HSUPA), el cual extiende y mejora el rendimiento de las redes de telecomunicaciones móviles de tercera generación, como son el 3.5G o HSDPA y 3.5G Plus, 3.75G o HSUPA existentes utilizando los protocolos WCDMA.
A finales de 2008 se lanzó un estándar 3GPP aún más mejorado. "Evolved High Speed Packet Access" (también conocido como HSPA+), el cual fue posteriormente adoptado a nivel mundial a partir de 2010. Este nuevo estándar permitía llegar a velocidades de datos tan altas como 337 Kbit/s de bajada y 34Kbit/s de subida.


Seguridad:
Las redes 3G ofrecen más seguridad en comparación con el anterior estándar 2G. 

Al permitir a la UE autenticar la red a la que se está conectando, el usuario puede asegurarse de que la red  no es una imitación. Además de la infraestructura de seguridad de las redes 3G, se ofrece seguridad de un extremo al otro cuando se accede a aplicaciones framework como IMS.


Problemas en el inicio:

- Falta de cobertura por tratarse de un nuevo servicio.
- Precios muy altos de los servicios de los móviles 3G en algunos países, incluyendo el acceso a Internet y redes móviles.

Ventajas:

- Transmisión de voz con una calidad similar a la de las redes fijas.
- Mayor velocidad de conexión, ante las posibles caídas de la señal.
Todo esto hace que esta tecnología sea ideal para prestar diversos servicios multimedia móviles.

Desventajas:
- Aparición del efecto "cell breathing" (respiración celular). Este consiste en que a medida que aumenta la carga de tráfico en una celda, el sistema va disminuyendo la potencia de emisión, es decir, va reduciendo el alcance de cobertura de la celda, pudiéndose llegar a generar zonas de "sombra" (sin cobertura), entre celdas adyacentes.

LTE (4G)

Compa

El LTE (Long Term Evolution) supone el sigueinte tipo de tecnología tras la  UMTS (3G), que se presenta como anticipo a la cuarta generación de telefonía móvil (4G), introduciendo varias mejoras que son muy importantes en cuanto a la gestión de las conexiones de datos y la eficiencia en la transmisión, es decir, que las redes móviles con alta capacidad para la descarga de datos y con menores costes de operación y mantenimiento. Las características de las redes 4G las hacen idóneas para soportar las nuevas redes móviles aunque implican importantes modificaciones en las infraestructuras de los operadores y se necesitan terminales móviles compatibles por lo que para su despliegue y funcionamiento necesitan invertir tanto de los operadores como los usuarios.

El LTE permite una velocidad teórica de descarga de 300 Mbit/s; la evolución de esta tecnología, conocida como LTE Advanced presentará las características necesarias para ser denominada como 4G, al ofrecer velocidades teóricas de hasta 1 Gbit/s para usuarios en una ubicación fija y de 100 Mbit/s para usuarios en movilidad.

Al igual que para las conexiones 3G, hay que tener en cuenta que la capacidad de ancho de banda de las tecnologías LTE y 4G es compartida por todos los usuarios que se encuentran simultáneamente conectados a una misma estación base, y al mismo tiempo la calidad de la conexión depende de la distancia del usuario a la estación y de las interferencias existentes, por lo que las velocidades de descarga individuales para cada usuario pueden variar y, de hecho, tienden a ser menores que los máximos teóricos.

Ventajas:

- Mayor velocidad: la gran conexión 4G LTE es que te ofrece más rapidez para conectarte a Internet; se dice que es unas 10 veces más rápida que la anterior 3G, según tests de velocidad. Lo mismo sucede con la velocidad de carga y descarga de datos que puede ser de entre 50 y 60 megas (la subida) y de 150 megas por segundo (la bajada). Se alcanzan velocidades mayores a los 100 Mb de la fibra óptica actual, lo cual supone una mejora significativa en la calidad del servicio.

- La descarga de aplicaciones y software informático complejo también es más ágil, llegando a superar los 40 megas por segundo, según la localización. También la descarga de películas, videos, series y clips de YouTube es más veloz y no presentan interrupciones de conexión. 

- Algunas aplicaciones online ganan en nitidez y alta definición, así sucede en el streaming de música, radio, televisión y videoconferencias.

Desventajas:

- A pesar de que unos de sus objetivos iniciales es ampliar la disponibilidad de la conexión a Internet, por lo menos por ahora, es una meta que no alcanza a cumplir. Es una tecnología reciente que está presente en las grandes ciudades de unos pocos países Norteamérica, Europa y Sudamérica.

- Por ahora presta un servicio limitado geográficamente, de modo que si sales de las zonas cubiertas quedarás sin ésta (tu tablet o smartphone se conectará automáticamente a la red 3G).

- Es compatible sólo con determinados modelos de tablets y celulares que integran una antena LTE y un chip compatible con ésta. Aunque tenemos la alternativa de hacernos con un router LTE para tener acceso a esta red.

- Consumo de batería: se dice que la red 4G LTE consume más batería y es cierto. Sin embargo, esto se compensa con el hecho de que la velocidad de descarga que, como es más rápida, gastará menos energía en otros recursos de la tablet, como el procesador y la pantalla. Pero, por otra parte, existe la creencia de que como la transmisión de datos es más ágil, consumiremos tanto más batería como más contenido y con ello más tarifa de datos. Ello dependerá del uso que le demos al aparato.

5G

La denominación de 5G se refiere a la quinta generación de redes móviles que conocemos. Atrás quedó la antigua red de 1G, la de aquellos primeros teléfonos móviles que solo permitían hablar. La tecnología 2G introdujo los SMS, y poco a poco nuestro ‘smartphone’ se convirtió en una herramienta de comunicación cada vez más amplia. Primero se incorporó la conexión a Internet (3G) y después llegó la banda ancha (4G), lo que trajo consigo la reproducción de vídeos en tiempo real (streaming) o la realidad aumentada, algo a lo que ya estamos muy acostumbrados, pero que hace unos años eran completamente inviables.

El avance más significativo vendrá de la mano de la velocidad. El 5G permitirá navegar hasta a 10 GBps (gigabytes por segundo), 10 veces más rápido que las principales ofertas de fibra óptica del mercado. A ese ritmo se podrá, por ejemplo, descargar una película completa en cuestión de segundos.

Además, la latencia (el tiempo de respuesta de la red) también experimentará un avance significativo. Según los operadores, esta podría reducirse a 5 milisegundos, un período casi imperceptible para los humanos, lo cual nos permitirá conectarnos prácticamente en tiempo real. Este dato es especialmente importante, por ejemplo, para minimizar el tiempo de respuesta de un vehículo autónomo de cara a mejorar la seguridad tanto de los ocupantes como de cualquier viandante que le circunde.

Gracias a esta nueva tecnología podremos, por ejemplo, aumentar exponencialmente el número de dispositivos conectados. Vehículos, robots industriales, mobiliario urbano (badenes, calzada, paradas de autobús) o cualquier dispositivo electrónico que tengamos en casa (desde la alarma alarma la lavadora, la nevera o el robot aspirador ) podrán conectarse y compartir información en tiempo real.

La OMS calificó la tecnología inalámbrica como cancerígeno del nivel 2B, una catalogación muy genérica que, según la propia organización sanitaria, hace referencia a los compuestos "posiblemente carcinógenos para los seres humanos, esto es, cuando se considera que una asociación causal es creíble, pero el azar, los sesgos o los factores de confusión no pueden descartarse con una confianza razonable", una categoría en la que se incluyen sustancias que se tienen como poco nocivas, como el café.

Sin embargo, a pesar de que la OMS haya afirmado que "los estudios realizados hasta la fecha no indican que la exposición ambiental a los campos de RF (radiofrecuencia) aumente el riesgo de cáncer o de cualquier otra enfermedad", desde ciertas organizaciones alertan de los potenciales peligros para la salud de las ondas de telefonía móvil. Por ejemplo, la ONG Ecologistas en Acción emitió recientemente un comunicado en el que alertaba de que la implantación del 5G se había llevado a cabo “sin evaluar sus posibles efectos sanitarios y ambientales, a pesar de los contundentes y numerosos llamamientos científicos a aplicar el principio de precaución”.

De momento, con los estudios científicos en la mano, parece que el 5G traerá más beneficios que problemas.

Ventajas y diferencias del 4G:

- Velocidad: El ancho de banda es la cantidad de datos que se mueven en una red en un momento determinado y bajo condiciones ideales, los dispositivos pueden experimentar velocidades máximas, aunque esto es muy inusual. El 5G es 20 veces más rápido que 4G. Significa que en el momento en que se descarga una parte de los datos con 4G (por ejemplo algún archivo, película o vídeo), podrías haber descargado el mismo archivo 20 veces usando una red 5G, por lo que diferencia en ambos casos es notable.

El 5G nos deja con una velocidad de descarga máxima de 20 Gbps, mientras que la de su predecesora es de 1 Gbps. En el momento en que el dispositivo se mueva las velocidades cambiarán y además hay muchos factores que lo influyen.

Actualmente el 5G no está activo oficialmente. Una vez implementado, será posible comparar estas velocidades.

- Conexión más estable: Las interferencias ya no serán un problema y la señal vendrá con mucha mayor calidad a nuestros dispositivos.

- El aire ya no está lleno de oxígeno y CO2, ahora está lleno de datos con una trayectoria muy marcada. Sin embargo, la tecnología 4G no admitía la fluidez de los datos necesarios para que la mayoría de los objetos se conecten a Internet al contrario de lo que sucede con 5G. Su arquitectura permitirá que los canales de información tengan más contenido para poder vincular más cosas a la red.

-  Mejora de la latencia y prioridad a dispositivos críticos para la seguridad.

- Las conexiones más fluidas permitirán un enlace más alto entre nuestros dispositivos haciendo que la conectividad entre ellos alcance un nuevo nivel.

- Una de las primeras diferencias que encontramos entre 5G y 4G es la operación. Desde la nueva red móvil, hace uso de frecuencias de radio 5G únicas. El espectro de radio es algo que se divide en bandas y se incrementa a frecuencias más altas.

En el caso de redes 4G, se utilizan frecuencias por debajo de 6 GHz. Por el contrario, con la nueva tecnología, se utilizarán frecuencias extremadamente altas, que podrían oscilar entre 30 GHz y 300 GHz en algunos casos. Las altas frecuencias pueden tener muchas ventajas, especialmente porque admiten una gran capacidad de datos a alta velocidad.

Esto les ayuda a estar menos saturados con los datos y así sería posible utilizarlos para aumentar la demanda de ancho de banda. También se pueden configurar con otras señales inalámbricas sin causar interferencias.

Además, el 5G utiliza longitudes de onda más cortas. Esto ayuda a que las antenas sean más pequeñas que las actuales. Algo que ayudaría a poder admitir más de 1,000 dispositivos por metro que ofrece el 4G permitiendo de esta manera enviar datos a una mayor velocidad y a un mayor número de usuarios.

Otra gran diferencia entre 4G es que las redes 5G podrán comprender más fácilmente el tipo de datos que se solicitan. De esta manera, podrá cambiar a un modo con menos energía cuando no esté en uso. Y volverían a un modo más potente cuando realicen alguna actividad en la que se requiera una cantidad mayor.

DESVENTAJAS:

- Seguridad: La agencia europea de ciberseguridad ENISA también advirtió hace unos meses sobre los altos riesgos que podrían traer las redes 5G, considerando que no hay suficientes garantías de seguridad. Insistieron en que las amenazas que ya existen en las redes 4G se intensificarán a medida que aumente el número de usuarios, datos y ancho de banda de la red.

La menor latencia también plantea un riesgo y casi cualquier dispositivo se puede usar de forma remota a través de Internet. Esto significa que los ataques cibernéticos se vuelven más peligrosos, ya que los piratas informáticos podrían aprovechar estas conexiones para infiltrarse en nuestros dispositivos y realizar acciones sin nuestra aprobación.

Los dispositivos y sensores de Internet de las cosas (IoT) exigirán una autenticación más compleja para evitar el acceso no autorizado, lo que lo hará más vulnerable a los hackers a pesar de que no pueden asumir la velocidad y la cantidad de información que circulará.

- Alto costo de infraestructura 5G: Hay zonas que, debido a su situación geográfica, es muy difícil de alcanzar y los equipos costarían demasiado.

- Riesgos y preocupaciones para la salud: El Comité Científico Asesor sobre Radiofrecuencia y Salud ha comunicado el riesgo que podría tener la 5G.

En un par de años, las redes 5G se convertirán en el tejido de conexión digital para drones, vehículos autónomos, cadenas de bloques, Internet de las cosas, cadenas de suministro, hogares, medidores, dispositivos, edificios y ciudades inteligentes.

El atractivo de las velocidades de descarga súper rápidas de 5G será generalizada, pero tendrá un costo oculto de transmisiones de RF invisibles, radiación electromagnética y la recepción y transmisión constante de señales WiFi que la mayoría de las personas consideran benignas.