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TECNOLOGÍA MÓVIL 3ERA Y 4TA GENERACIÓN

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

Facultad de Sistemas y Telecomunicaciones

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

Comunicaciones II

RESUMEN: El auge de la telefonía móvil y su gran uso en diferentes áreas del desarrollo humano es lo que ha llevado

a la constante evolución de la tecnología para la comunicación de voz como de transferencia de datos y así mismo la mejora en el hardware telefónico. Con el paso de los años a tecnología 2G quedó obsoleta por su deficiencia en transmisión de datos y su poca estabilidad lo cual fue mejorado por su predecesora la tecnología 3G quien también trajo nuevos métodos de modulación y codificación para la transmisión. En la actualidad la tecnología 4G conlleva consigo velocidades hasta 50 veces mayores que la generación anterior, así como también nuevos estándares y remodelación no solo de los terminales móviles sino también de nuevos equipos en los proveedores de este servicio para brindar menor tiempo de respuesta. Pero cabe denotar que la tecnología 3G y 4G conviven sin problemas así un terminar 3G puede conectarse a una red 4G sin ningún inconveniente pero sin disfrutar de las ventajas de esta red.

PALABRAS CLAVE: Tecnología, Telefonía móvil,

3G, 4G.

1 INTRODUCCIÓN

El teléfono móvil ha ido evolucionando con el paso del tiempo, ha pasado de ocupar todo el espacio del maletero de un vehículo en los 40s, al tamaño de una maleta en la década de los 60s y a un dispositivo que entra en la palma de nuestra mano en 1961[1].

Con la aparición del teléfono móvil también

apareció la red de telefonía celular que está formada por celdas (también llamadas células) de forma hexagonal formando una especie de panal de radiofrecuencias.

Figura 1. Funcionamiento de la Telefonía Móvil.

Fuente: Martín Inzaurrade, Jorge Isi, Javier Garderes, Funcionamiento de la Telefonía Celular, 2007.

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

2 TECNOLOGÍA 3G

Apareció luego de que los usuarios necesitaron cambios urgentes en la velocidad de transmisión pues la velocidad de transmisión que poseían era menor para la requerida. La tercera generación es de convergencia entre voz y datos (conexión a internet).

Esta generación posee una alta tasa de

transferencia de datos comparada con su predecesora, esta tecnología llega a una velocidad de transmisión de 384 kbps en movilidad y hasta 2Mbps en movilidad limitada cumpliendo con los requisitos establecidos. Los estándares de esta generación están regidos por la ITM-2000 de la UTI este estándar se desarrolló mediante un sistema móvil llamado UMTS (Universal Mobile Telephone System). [2]

Esa mayor velocidad que brindó esta tecnología

contribuyó a la creación de aplicaciones de audio,

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imágenes y vídeo en tiempo real, aunque a veces limitadas por la capacidad de la red o de las antenas a través de las que se conecta el móvil.

Entre los diversos sistemas de tercera generación

se encuentran el CDMA2000 que es un esquema múltiple que proporciona servicios de voz y datos de banda ancha a través de redes inalámbricas. 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 transmisión de Voz y Datos al mismo Tiempo[3].

3 TECNOLOGÍA 4G

La 4G no es una tecnología o estándar definido, sino una colección de tecnologías y protocolos diseñados para permitir el máximo rendimiento de procesamiento con la red inalámbrica más barata.

El objetivo que persigue es el de garantizar una

calidad de servicio y el cumplimiento de los requisitos mínimos para la transmisión de servicios de mensajería multimedia, video chat, TV móvil 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 dinámicamente y utilizar los recursos de red economizando los requerimientos del usuario.

La 4G está 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 inalámbricas. Esta tecnología podrá ser usada por módems inalámbricos, móviles inteligentes y otros dispositivos móviles.

Las velocidades de la tecnología 4G en movimiento

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

3.1 Estándares empleados Algunos de los estándares fundamentales para 4G son WiMAX, WiBro, y 3GPP LTE (Long Term Evolution). Cabe recalcar que esta red está basada en la convergencia de los sistemas inalámbricos existentes así como también incluye técnicas 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 será la tecnología que acabe sustituyendo a la actual UMTS dentro de los sistemas 4G. Esta tecnología, basada en el uso de protocolos IP, Separa el plano del usuario y el plano de control mediante interfaces abiertas.

Principales parámetros LTE versión 8

Tipo de acceso Subida DFTS-OFDM

Bajada OFDMA

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

Mínimo TTI 1 ms

Espacio de la subportadora

15kHz

Prefijo de longitud cíclica

Corto 4,7μs

Largo 16,7μs

Modulación QPSK, 16QAM, 64QAM

Multiplexación 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 parámetros LTE versión 8 Fuente: Wikipedia, Long Term Evolution.

En el funcionamiento de la tecnología 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 modulación

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

La subida de archivos con LTE usa división de

portadora simple de acceso múltiple (SC-FDMA) para simplificar el diseño y reducir picos de ratio medio y consumo energético

Uno de los objetivos principales de esta tecnología es

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

Las siglas WiMax vienen de la frase inglesa World

Interoperability from Microwave Access (interoperabilidad mundial para acceso por microondas). Esta tecnología se encuentra dentro de las tecnologías 4G y se basa en el estándar IEEE 802.16-2004. Estos estándares permiten velocidades que están cerca de las del ADSL pero sin cables.

Esta tecnología que permite la recepción de

microondas y retransmisión 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 óptica por la baja densidad de población presenta unos costes por usuario muy elevadas. WiMAX amplía la cobertura que hasta ahora proporcionan las redes inalámbricas 802.11 hasta las distancias de 30 Km, sin necesidad de vista en línea recta en los últimos 20 Km. Esta tecnología está 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 dará soporte para miles de usuarios con una escalabilidad de canales de 1,5 a 20 MHz. Además el estándar soporta niveles de servicio (SLA) y calidad de servicio (QoS).[6]

Las Ventajas de la tecnología WiMAX, como otras

tecnologías basadas en Radiofrecuencia, sus transmisores y receptores suelen tener una huella pequeña 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 más extremo es el de zonas apartadas con baja densidad demográfica en las cuales es inviable, debido al alto coste por usuario, la instalación de redes por cable y la única opción sería la instalación inalámbrica.

4 TECNOLOGÍA 3G VS 4G

La principal diferencia entre 3G y 4G es la velocidad. 4G es a menudo hasta 10 veces más rápido 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 términos prácticos, 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

Técnica de conmutación

conmutación de paquetes

conmutación de paquetes, conmutación de mensajes

Red De Arquitectura

Amplia celular Área Basado

La integración de la tecnología inalámbrica LAN y área amplia.

Servicios y aplicaciones

CDMA 2000, UMTS, EDGE, etc.

Wimax2 y LTE-Advance

Corrección de errores en recepción (FEC)

3G utiliza códigos de Turbo para la corrección de errores.

Códigos concatenados se utilizan para la corrección 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 PAÍSES QUE CUENTAN CON TECNOLOGÍA 4G EN LATINOAMÉRICA

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 Telecomunicações

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

Kölbi (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

México

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

Panamá

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

Perú

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

República 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. Países con tecnología 4G Latinoamérica Fuente: www.4gamericas.org

6 COBERTURA 4G ECUADOR En Ecuador las empresas de Telefonía 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 tecnología aproximadamente un año después que CNT.[7]

Según la página OpenSignal las empresas con mayor

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

Figura 2. Cobertura 4G Ecuador

Fuente: www.opensignal.com

La Mayor concentración de señal 4G se presenta en Guayaquil y Quito. Esta tecnología es en su mayor parte es brindada por CNT, con el único inconveniente que esta empresa telefónica móvil no tiene mucha cobertura dentro de nuestro País.

En la península de Santa Elena la mayor parte de Señal telefónica está en el cantón la Libertad y Salinas como se Muestra a continuación.

Figura 3. Cobertura 4G en Santa Elena

Fuente: www.opensignal.org

7 COBERTURA 3G ECUADOR

La Tecnología 3G es la más extendida en nuestro país y es brindada por las 3 compañías de telefonía móvil existentes siendo Claro la más extendida y con mayor número de usuarios.

Figura 4. Cobertura 3G Ecuador

Fuente: www.opensignal.com

La cobertura Telefónica en su mayor parte o donde se encuentra mayor señal en la provincia de Santa Elena es en las diferentes carreteras o vías principales.

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Figura 5. Cobertura 3G Santa Elena

Fuente: www.opensignal.com

8 CONCLUSIONES

La tecnología 3G y 4G no solo es aplicable a los teléfonos móviles pues están presentes también en módems inalámbricos e incluso en portátiles que soportan esta tecnología. No todos los celulares tienen soporte 4G y en Ecuador no hay una extensa cobertura en esta tecnología.

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

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

10 REFERENCIAS

[1] I. Fundación Wikimedia, “Historia del teléfono móvil,” Historia del teléfono móvil, 2015. [Online]. Available: https://es.wikipedia.org/wiki/Historia_del_teléfono_móvil.

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

[3] C. Rodríguez and M. Cecibel, “Análisis de la propuesta de evolución de redes 3G y su convergencia a la tecnología 4G para redes de telefonía móvil,” 2012.

[4] “3G vs 4G | velocidad, frecuencias y características de comparación ~ TECNOLOGÍAS 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. Fundación Wikimedia, “Telefonía móvil 4G,” 2015. [Online]. Available: https://es.wikipedia.org/wiki/Telefonía_móvil_4G.

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

[7] Ecuavisa, “En un mes y medio se aplicará la tecnología 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].