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TECNOLOGA MVIL 3ERA Y 4TA GENERACIN

Jimmy Manuel Flores Constante jimmy.flores.c@gmail.com

Facultad de Sistemas y Telecomunicaciones

Universidad Estatal Pennsula de Santa Elena dquirumbay@upse.edu.ec

Comunicaciones II

RESUMEN: El auge de la telefona mvil y su gran uso en diferentes reas del desarrollo humano es lo que ha llevado a la constante evolucin de la tecnologa para la comunicacin de voz como de transferencia de datos y as mismo la mejora en el hardware telefnico. Con el paso de los aos a tecnologa 2G qued obsoleta por su deficiencia en transmisin de datos y su poca estabilidad lo cual fue mejorado por su predecesora la tecnologa 3G quien tambin trajo nuevos mtodos de modulacin y codificacin para la transmisin. En la actualidad la tecnologa 4G conlleva consigo velocidades hasta 50 veces mayores que la generacin anterior, as como tambin nuevos estndares y remodelacin no solo de los terminales mviles sino tambin de nuevos equipos en los proveedores de este servicio para brindar menor tiempo de respuesta. Pero cabe denotar que la tecnologa 3G y 4G conviven sin problemas as un terminar 3G puede conectarse a una red 4G sin ningn inconveniente pero sin disfrutar de las ventajas de esta red.

PALABRAS CLAVE: Tecnologa, Telefona mvil,

3G, 4G.

1 INTRODUCCIN

El telfono mvil ha ido evolucionando con el paso del tiempo, ha pasado de ocupar todo el espacio del maletero de un vehculo en los 40s, al tamao de una maleta en la dcada de los 60s y a un dispositivo que entra en la palma de nuestra mano en 1961[1].

Con la aparicin del telfono mvil tambin

apareci la red de telefona celular que est formada por celdas (tambin llamadas clulas) de forma hexagonal formando una especie de panal de radiofrecuencias.

Figura 1. Funcionamiento de la Telefona Mvil.

Fuente: Martn Inzaurrade, Jorge Isi, Javier Garderes, Funcionamiento de la Telefona Celular, 2007.

Esta telefona mvil posee diferentes protocolos que han ido cambiando o adaptndose a los requerimientos de la nueva tecnologa, los estndares que se han utilizado con el pasar del tiempo han pasado por el GSM (Global System for Mobile communications), estndar GPRS (General Packet Radio Service), EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution), UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), entre otros.

2 TECNOLOGA 3G

Apareci luego de que los usuarios necesitaron cambios urgentes en la velocidad de transmisin pues la velocidad de transmisin que posean era menor para la requerida. La tercera generacin es de convergencia entre voz y datos (conexin a internet).

Esta generacin posee una alta tasa de

transferencia de datos comparada con su predecesora, esta tecnologa llega a una velocidad de transmisin de 384 kbps en movilidad y hasta 2Mbps en movilidad limitada cumpliendo con los requisitos establecidos. Los estndares de esta generacin estn regidos por la ITM-2000 de la UTI este estndar se desarroll mediante un sistema mvil llamado UMTS (Universal Mobile Telephone System). [2]

Esa mayor velocidad que brind esta tecnologa

contribuy a la creacin de aplicaciones de audio,

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imgenes y vdeo en tiempo real, aunque a veces limitadas por la capacidad de la red o de las antenas a travs de las que se conecta el mvil.

Entre los diversos sistemas de tercera generacin

se encuentran el CDMA2000 que es un esquema mltiple que proporciona servicios de voz y datos de banda ancha a travs de redes inalmbricas. El desarrollo de CDMA2000 fue evolutivo, pasando por varias versiones como CDMA 1x, CDMA 1xEV-DO (1x Evolution-Data Only) hasta llegar a CDMA 2000 1xEV-DV (1x Evolution-Data & Voice) que es la que soporta la transmisin de Voz y Datos al mismo Tiempo[3].

3 TECNOLOGA 4G

La 4G no es una tecnologa o estndar definido, sino una coleccin de tecnologas y protocolos diseados para permitir el mximo rendimiento de procesamiento con la red inalmbrica ms barata.

El objetivo que persigue es el de garantizar una

calidad de servicio y el cumplimiento de los requisitos mnimos para la transmisin de servicios de mensajera multimedia, video chat, TV mvil o servicios de voz y datos en cualquier momento y en cualquier lugar utilizando siempre el sistema que mejor servicio proporcione. En resumen, el sistema 4G debe ser capaz de compartir dinmicamente y utilizar los recursos de red economizando los requerimientos del usuario.

La 4G est basada completamente en el protocolo IP,

siendo un sistema y una red, que se alcanza gracias a la convergencia entre las redes de cables e inalmbricas. Esta tecnologa podr ser usada por mdems inalmbricos, mviles inteligentes y otros dispositivos mviles.

Las velocidades de la tecnologa 4G en movimiento

debe de ser de mnimo 100Mb/s, mientras que la velocidad cuando nos encontramos en un punto fijo debera de alcanzar 1Gb/s.[4]

3.1 Estndares empleados Algunos de los estndares fundamentales para 4G son WiMAX, WiBro, y 3GPP LTE (Long Term Evolution). Cabe recalcar que esta red est basada en la convergencia de los sistemas inalmbricos existentes as como tambin incluye tcnicas de rendimiento radio como Sistemas Multiantenas (MIMO).[5] El LTE surge a partir de la necesidad de satisfacer la

creciente demanda de los usuarios y redes, y ser la tecnologa que acabe sustituyendo a la actual UMTS dentro de los sistemas 4G. Esta tecnologa, basada en el uso de protocolos IP, Separa el plano del usuario y el plano de control mediante interfaces abiertas.

Principales parmetros LTE versin 8

Tipo de acceso Subida DFTS-OFDM

Bajada OFDMA

Ancho de banda 1,4; 3; 5; 10; 15; 20 MHz

Mnimo TTI 1 ms

Espacio de la subportadora

15kHz

Prefijo de longitud cclica

Corto 4,7s Largo 16,7s

Modulacin QPSK, 16QAM, 64QAM

Multiplexacin espacial Una sola capa para subida para UE

Hasta 4 capas para bajada para UE MU-MIMO soportado para subida y bajada

Tabla 1: Principales parmetros LTE versin 8 Fuente: Wikipedia, Long Term Evolution.

En el funcionamiento de la tecnologa LTE podemos

diferenciar entre su funcionamiento en el canal de descarga de datos y en el canal de subida de datos:

En la descarga con LTE se emplea una modulacin

OFDMA (acceso mltiple por divisin de frecuencia ortogonal). Las subportadoras se modulan con un rango de smbolos QPSK, 16QAM o 64QAM. Es muy fuerte contra los efectos de multipath, idnea para implementaciones MIMO o SFN.

La subida de archivos con LTE usa divisin de

portadora simple de acceso mltiple (SC-FDMA) para simplificar el diseo y reducir picos de ratio medio y consumo energtico

Uno de los objetivos principales de esta tecnologa es

proporcionar una velocidad, tanto de descarga como de subida de archivos, muy alta en comparacin con las alcanzadas con las tecnologas actuales.

Las siglas WiMax vienen de la frase inglesa World

Interoperability from Microwave Access (interoperabilidad mundial para acceso por microondas). Esta tecnologa se encuentra dentro de las tecnologas 4G y se basa en el estndar IEEE 802.16-2004. Estos estndares permiten velocidades que estn cerca de las del ADSL pero sin cables.

Esta tecnologa que permite la recepcin de

microondas y retransmisin por ondas de radio y se presenta muy adecuada para dar servicios de banda ancha en zonas donde el despliegue de cobre, cable o fibra ptica por la baja densidad de poblacin presenta unos costes por usuario muy elevadas. WiMAX ampla la cobertura que hasta ahora proporcionan las redes inalmbricas 802.11 hasta las distancias de 30 Km, sin necesidad de vista en lnea recta en los ltimos 20 Km. Esta tecnologa est basada en OFDM, y con 256 subportadoras puede realizar las distancias que previamente se han expuesto con capacidad para transmitir datos a una tasa de hasta 75 Mbps con una

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eficiencia espectral de 5 bps/Hz y dar soporte para miles de usuarios con una escalabilidad de canales de 1,5 a 20 MHz. Adems el estndar soporta niveles de servicio (SLA) y calidad de servicio (QoS).[6]

Las Ventajas de la tecnologa WiMAX, como otras

tecnologas basadas en Radiofrecuencia, sus transmisores y receptores suelen tener una huella pequea y como consecuencia se pueden colocar en azoteas o terrazas, en torres o incluso colgarse de los edificios. Sus requisitos de apoyo son modestos y no cabe duda que es un ahorro bastante importante en nuevas concesiones en excavaciones, plantado de postes, empalmado de cables, repetidores, etc. El caso ms extremo es el de zonas apartadas con baja densidad demogrfica en las cuales es inviable, debido al alto coste por usuario, la instalacin de redes por cable y la nica opcin sera la instalacin inalmbrica.

4 TECNOLOGA 3G VS 4G

La principal diferencia entre 3G y 4G es la velocidad. 4G es a menudo hasta 10 veces ms rpido que 3G para su uso en el mundo real en las ciudades. Todos los dispositivos 4G tienen soporte 3G como una copia de seguridad para cuando esto sucede.

3G 4G Datos Throughput

Hasta 3.1Mbps con un rango promedio de velocidad entre 0,5 a 1,5 Mbps

En trminos prcticos, de 2 a 12 Mbps (Telstra en Australia sostiene hasta 40 Mbps), pero el potencial estimado en un rango de 100 a 300 Mbps.

Pico Upload Rate

5 Mbps 500 Mbps

Tcnica de conmutacin

conmutacin de paquetes

conmutacin de paquetes, conmutacin de mensajes

Red De Arquitectura

Amplia celular rea Basado

La integracin de la tecnologa inalmbrica LAN y rea amplia.

Servicios y aplicaciones

CDMA 2000, UMTS, EDGE, etc.

Wimax2 y LTE-Advance

Correccin de errores en recepcin (FEC)

3G utiliza cdigos de Turbo para la correccin de errores.

Cdigos concatenados se utilizan para la correccin de errores en 4G.

Pico Descargar Rate

100 Mbps 1 Gbps

Banda De Frecuencia

01.08 a 02.05 GHz

2-8 GHz

Tabla 2: Diferencias ente 3G y 4G

5 PASES QUE CUENTAN CON TECNOLOGA 4G EN LATINOAMRICA

Mercado Operador Lanzamiento LTE Espectro Para LTE

Argentina

Claro 2015 AWS / 700 MHz APT

Personal 12/2014 AWS / 700 MHz APT

Movistar 12/2014 AWS / 700 MHz APT

DirecTV 2015 3500 MHz TDD

Bolivia

Movil de Entel 12/2012 700 MHz USA

Tigo 07/2014 700 MHz USA

Viva 2015 Undetermined

Brasil

Claro 12/2012 2600 MHz / 700 MHz APT

Algar Telecom (CTBC)

2015 2600 MHz / 700 MHz APT

Nextel 06/2014 1800 MHz

On Telecomunicaes

03/2013 2600 TDD

Oi 04/2013 2600 MHz

Sercomtel Celular 2015 2600 MHz

Sky Telecom 12/2011 2600 TDD

TIM 04/2013 2600 MHz / 700 MHz APT

Vivo 04/2013 2600 MHz / 700 MHz APT

Chile

Claro 06/2013 2600 MHz / 700 MHz APT

Entel 03/2014 2600 MHz / 700 MHz APT

Movistar 11/2013 2600 MHz / 700 MHz APT

Colombia

Avantel 08/2014 AWS

Claro 02/2014 2600 MHz

DirectV 07/2014 2600 TDD

Movistar 12/2013 AWS

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Tigo / UNE / ETB

Tigo 12/2013

UNE 06/2012

ETB 10/2014

AWS / 2600 MHz

Costa Rica

Claro 04/2014 1800 MHz

Klbi (ICE) 11/2013 2600 MHz

Movistar 07/2014 1800 MHz

Cuba Etecsa Undetermined Undetermined

Ecuador

Claro 2015 Undetermined

CNT Mobile 12/2013 AWS

Movistar 05/2015 1900 MHz

El Salvador

Claro 2015 Undetermined

Digicel Undetermined Undetermined

Movistar 2015 Undetermined

Tigo 2015 Undetermined

RED Undetermined Undetermined

Mercado Operador Lanzamiento

LTE Espectro Para

LTE

Country Operator Launch Date LTE Spectrum

Falkland Islands

Sure South Atlantic

Guatemala

Claro 2015 Undetermined

Movistar 10/2014 1900 MHz

Tigo 05/2015 Undetermined

RED Undetermined Undetermined

Honduras

Claro 03/2015 1700-2100 MHz

Tigo 12/2014 1700-2100 MHz

Hondutel Summer 2015 Undetermined

Mxico

Iusacell (AT&T) 2015 1900 MHz

Nextel 10/2014 AWS

Movistar 10/2012 AWS

MVS Undetermined 2600 MHz

Telcel 11/2012 AWS

Red Mayorista Publico/Privada

2018 700 MHz APT

Nicaragua

Claro Undetermined 700 MHz APT

Movistar Undetermined 700 MHz APT

Xinwei Undetermined 1800 MHz

Panam

Claro Undetermined Undetermined

C&W 03/2015 700 MHz APT

Digicel Undetermined Undetermined

Movistar 03/2015 700 MHz APT

Paraguay

Claro Undetermined Undetermined

Vox 02/2013 AWS

Personal 02/2013 1900 MHz

Tigo Undetermined 2600 MHz

Per

Claro 05/2014 1900 MHz

Entel 10/2014 AWS

Movistar 01/2014 AWS

Bitel Undetermined 1900 MHz

Puerto Rico

Aeronet 2015 2600 MHz TDD

AT&T Mobility 11/2011 AWS

Claro 11/2011 700 MHz

Open Mobile 04/2012 700 MHz

Sprint 12/2012 850 MHz / 1900 MHz

T-Mobile 07/2013 AWS

Mercado Operador Lanzamiento LTE Espectro Para LTE

Country Operator Launch Date LTE Spectrum

Repblica Dominicana

Claro 07/2014 LTE 1700/2100

Orange / Tricom

Orange 07/2012 Tricom

03/2013

1800 MHz / 1900 MHz

Viva Undetermined Undetermined

WIND 01/2015 2600 MHz TDD

5

Uruguay

Antel 12/2011 AWS

Claro 02/2014 AWS

Dedicado Undetermined 3500 MHz TDD

Movistar 09/2014 1900 MHz

Venezuela

Digitel 09/2013 1800 MHz

Movilnet 2015 AWS

Movistar Venezuela

2/2015 AWS / 2600 MHz

Movilmax (WiMAX)

Undetermined 2600 MHz TDD

DirecTV 2015 2600 MHz TDD

Tabla 3. Pases con tecnologa 4G Latinoamrica Fuente: www.4gamericas.org

6 COBERTURA 4G ECUADOR En Ecuador las empresas de Telefona Claro,

Movistar y CNT brindan el servicio 4G, siendo CNT la primera en implementarlo pues Claro y Movistar firmaron un acuerdo con el estado para implementar esta tecnologa aproximadamente un ao despus que CNT.[7]

Segn la pgina OpenSignal las empresas con mayor

cobertura 4G son CNT y Movistar, su rea que cubren estas empresas son mostradas en la siguiente figura.

Figura 2. Cobertura 4G Ecuador

Fuente: www.opensignal.com

La Mayor concentracin de seal 4G se presenta en Guayaquil y Quito. Esta tecnologa es en su mayor parte es brindada por CNT, con el nico inconveniente que esta empresa telefnica mvil no tiene mucha cobertura dentro de nuestro Pas.

En la pennsula de Santa Elena la mayor parte de Seal telefnica est en el cantn la Libertad y Salinas como se Muestra a continuacin.

Figura 3. Cobertura 4G en Santa Elena

Fuente: www.opensignal.org

7 COBERTURA 3G ECUADOR

La Tecnologa 3G es la ms extendida en nuestro pas y es brindada por las 3 compaas de telefona mvil existentes siendo Claro la ms extendida y con mayor nmero de usuarios.

Figura 4. Cobertura 3G Ecuador

Fuente: www.opensignal.com

La cobertura Telefnica en su mayor parte o donde se encuentra mayor seal en la provincia de Santa Elena es en las diferentes carreteras o vas principales.

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Figura 5. Cobertura 3G Santa Elena

Fuente: www.opensignal.com

8 CONCLUSIONES

La tecnologa 3G y 4G no solo es aplicable a los telfonos mviles pues estn presentes tambin en mdems inalmbricos e incluso en porttiles que soportan esta tecnologa. No todos los celulares tienen soporte 4G y en Ecuador no hay una extensa cobertura en esta tecnologa.

9 RECOMENDACIONES Si desea acceder a los grandes beneficios de la Red

4G al momento de Adquirir un Telfono Celular usted debera asegurarse de que este soporte dicha tecnologa, aunque muchos celulares se ven muy modernos algunos de ellos son celulares 3G, EDGE u otro protocolo de red.

10 REFERENCIAS

[1] I. Fundacin Wikimedia, Historia del telfono mvil, Historia del telfono mvil, 2015. [Online]. Available: https://es.wikipedia.org/wiki/Historia_del_telfono_mvil.

[2] C. V. MIRANDA, Redes telemticas. Ediciones Paraninfo, S.A., 2014.

[3] C. Rodrguez and M. Cecibel, Anlisis de la propuesta de evolucin de redes 3G y su convergencia a la tecnologa 4G para redes de telefona mvil, 2012.

[4] 3G vs 4G | velocidad, frecuencias y caractersticas de comparacin ~ TECNOLOGAS LTE - MOVIL 4G. [Online]. Available: http://lte-

movil4g.blogspot.com/2012/04/3g-vs-4g-velocidad-frecuencias-y.html. [Accessed: 08-Jul-2015].

[5] I. Fundacin Wikimedia, Telefona mvil 4G, 2015. [Online]. Available: https://es.wikipedia.org/wiki/Telefona_mvil_4G.

[6] IEEE Approves IEEE 802.16m Advanced Mobile Broadband Wireless Standard, News release, 2011.

[7] Ecuavisa, En un mes y medio se aplicar la tecnologa 4G en Ecuador | Ecuavisa, 2015. [Online]. Available: http://www.ecuavisa.com/articulo/noticias/actualidad/99629-mes-medio-se-aplicara-tecnologia-4g-ecuador. [Accessed: 10-Jul-2015].