TEMA 1: Introducción a las Redes Móviles e Inalámbricas

1. TEMA 1: Introducción a las Redes Móviles e Inalámbricas Profesora María Elena Villapol mvillap@strix.ciens.ucv.ve

2. Definiciones • Telecomunicación:toda emisión, transmisión y recepción de signos, señales, escritos, imágenes, sonidos e información de cualquier naturaleza por cable, ondas de radio, medios ópticos u otros sistema electromagnéticos [MOYA]. • Red de Comunicación: incluye una serie de dispositivos interconectados para soportar la transmisión de información. • Red Inalámbrica: conjunto de dispositivos conectados por enlaces inalámbricos tales como radio. • Red móvil: es una red de comunicación conformada por dispositivos que pueden cambiar su localización de un momento a otro (usuarios nómadas).

3. Reflexiones • [MOYA] sugiere que las redes móviles ofrecen los mismo servicios que las redes fijas, discuta esta afirmación. • Toda red móvil es inalámbrica y toda red inalámbrica es móvil. Discuta esta afirmación.

4. Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas • La evolución de las redes móviles esta estrechamente ligado a la evolución de las redes fijas. • La evolución de las redes fijas, el de las redes móviles, aunque en una mayor escala, esta impulsado por las aplicaciones de voz.

5. Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas • Hacia 1840 invento del telégrafo por Samuel Morse.

6. Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas • La telefonía fija definitivamente nace con el invento del teléfono en 1876 por Alexander Graham Bell, en Boston, Massachussets

7. Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas • Aunque S. Morse no pudo lograr la transmisión de información vía el espacio, si realizó algunas experiencias prácticas en la transmisión vía el agua. • En lo años siguientes a estas experiencias varios investigadores, muchos de ellos basados en estas experiencias de Morse, estudiaron las transmisión de ondas electromagnéticas vía el espacio (J.C. Maxwell, H. Hertz). • No fue sino hacia 1894 que el italiano Guglielmo Marconi basado en previas experiencias y descubrimientos, logró realizar una transmisión telegráfica inalámbrica a una distancia de 250 mts. • Posteriormente, en 1901 llevo a cabo una comunicación telegráfica a través del Atlántico.

8. Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas • Durante la centuria pasada se desarrollaron diversos sistemas para la comunicación de voz inalámbrica entre los que destacan: • Radioaficionados • Banda Ciudadana • Redes de Radio Móviles Privadas • Redes de Radio Semipúblicas. • Sin embargo, la telefonía móvil publica tiene sus antecedentes en la Red Móvil Pública (PLMN, Public Land Mobile Network), por AT&T y Southwestern Bell hacia 1945 [moya]. • Este sistema fue instalado en la ciudad de San Luís, Missouri, Estados Unidos y utilizaban una antena de alta potencia que usaba la técnica de modulación por frecuencia (FM) y que proporcionaba una gran cobertura al área metropolitana.

9. Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas • En 1947, D.H Ring de los Laboratorios Bell propusieron el concepto de celda que permitía la reutilización de las frecuencias. • Sin embargo, no fue sino hasta 30 años después que este sistema se desarrollara. • Se creo el primer sistema de telefonía móvil bidireccional (IMTS, Improved Mobile Telephone System)( no celular). • El primer sistema de telefonía móvil se le atribuye a los europeos, quienes hacia los años 40 crearon un sistema en Estocolmo a través L.M. Ericsson.

10. Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Sistemas Celulares • No fue sino hasta 1969, más de 20 años después que Ring introdujo el concepto de celdas, que los Laboratorios Bell emplean el concepto de reuso de las frecuencias en un servicio comercial, en un tren que viajaba entre Nueva York y Washington. Sin embargo, no fue sino hasta 1978, que entra en funcionamiento el primer sistema celular funcional. • Aparentemente el primer sistema celular fue a operar comercialmente en Arabia Saudita a través de la operadora Bahrain Telephone Company (Batelco) en Mayo, 1978 [privaline][moya]. El sistema tenía 2 celdas y 250 abonados, 20 canales en la banda de los 400 MHz.

11. AMPS TACS NTT Otros 1G GSM IS-95 IS-136 y PDC 2G GPRS HSCSD 2.5G IS-95B EDGE 3G 3GPP2 CDMA2000-1XRTT 3GPP CDMA2000-3XRTT W-CDMA TD-SCDMA CDMA2000-1XEV, DV, DO

12. Primera Generación de Sistemas Celulares

13. Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Sistemas Celulares (2G) • Groups Special Mobile (GSM) fue formado en 1982 por el Conference Europeenne des Postes et des Telecommnications (CEPT). • La idea era formar un sistema celular digital pan-Europeo. • En 1989 fue estandarizado por el European Telecommunications Standards Institute (ETSI). • Los servicios comerciales se iniciaron en 1991.

14. Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Sistemas Celulares (2G) • Cdma2000 • Tecnología de espectro disperso. • Fue reservada primeramente para uso militar. • Code-Division Multiple Access (CDMA) fue aprobado en 1993 por la Telecommunications Industry Association (TIA). • Su uso comercial se inicia en 1995. • Ahora llamado cdmaOne. • La primera versión de CDAM fue IS-95A, luego se libero IS-95B.

15. Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Sistemas Celulares (2G) • En 1990 selecciona el sistema Time Division Multiple Access (TDMA). como el sucesor digital de AMPS. • El sistema basado en TDMA usado en Japón es el Pacific Digital Cellular (PDC).

16. Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Sistemas Celulares (1G y 2G)

17. Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Sistemas Celulares (3G) • Es evidente por: • Necesidad de mas capacidad. • Nuevas frecuencias y • Mayores tasas de transmisión. • Se deseaba un único estándar (no fue posible). • Dos estándares ahora reconocidos por cuerpos de estandarización (ITU):

18. Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Sistemas Celulares (3G) • Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), compuesto por dos modos relacionados: • CDMA-espectro directo o Wideband CDMA o Frequency Division Duplex (FDD). • CDMA-TDD (time-division duplex)

19. Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Sistemas Celulares (3G) • Cdma2000: • Una evolución de cdmaOne • Se esta trabajando en las siguientes direcciones: • Cdma2000 1x • Cdma2000 1xEV-DO • Cdma2000 1xEV-DV

20. Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Sistemas Celulares (4G) • Es impulsada por: • Servicios inalámbricos de mayor calidad y velocidad. • Revolución tecnológica que combina la naturaleza ubicua de la Internet y la PC. • Aunque aun inmadura, incluye conceptos tales como: • Innovaciones en: • Arquitecturas. • Reservación del espectro y su utilización. • Comunicaciones de radio • Servicios y aplicaciones. • Proporcionan servicios de roaming a través de diferentes tipos de redes.

21. Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Redes Internas (Indoor) • Wireless LANs (WLANs): • No pertenecen a la evolución mostrada anteriormente, pero surgen como una extensión a las LANs. • Relegadas inicialmente a un segundo plano, las WLANs se han desplegado rápidamente. • Sus características se encuentran en ofrecer mayores tasa de accesos que las tecnologías celulares incluso de la 3G a precios menores.

22. Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Satélites • Otras tecnologías inalámbricas que han evolucionado paralelamente son: • La tecnología de satélites cuyo inicios se remontan a la mitad del siglo pasado. • Grandes avances que van desde grandes satélites GEOs hasta pequeños satélites como los LEOS pasando por los MEOs.

23. Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Venezuela • En 1992 nace Movilnet como empresa filial de CANTV. • En 1996 Movilnet migró de la telefonía celular analógica al modo digital, sobre TDMA o Acceso Múltiple por División de Tiempo. • Actualmente se encuentra implementando CDMA1x.

24. Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Venezuela • Telcel comenzó sus operaciones en noviembre de 1991. • Se inicio con la tecnología AMPS. • En noviembre de 1998, Telcel introdujo la tecnología digital más avanzada CDMA (Acceso Múltiple por División de Códigos). • En el año 2000, se introdujo la tecnología Wap (Wireless Application Protocol), para hacer posible la conexión a Internet a través de un teléfono celular.

25. Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Venezuela • En 2001, Telcel introduce el Telcel Fijo • En abril de 2001, Telcel se convirtió en la primera empresa en prestar servicios de acceso a Internet a grandes velocidades a través de la tecnología WLL (Wireless Local Loop) conocida como Banda Ancha. • A finales del 2002, Telcel introduce la Tercera Generación Celular.

26. Historia de la Redes Móviles e Inalámbricas: Venezuela • Comienza sus operaciones en Venezuela con la tecnología GSM. • Introduce mensajería de texto en el 2000.

27. Indicadores (según CONATEL)

28. Indicadores (según CONATEL)

29. Compañías de Telefonía Móvil

30. Clasificación de las Redes Móviles e Inalámbricas • Pueden ser clasificadas de acuerdo a diversos criterios. • La siguiente es un intento de clasificación basada en cobertura y tipo de información transportada (en particular voz y datos).

31. Clasificación de las Redes Móviles e Inalámbricas

32. Estación 1 Estación 5 Access Point B Backbone de Alta Velocidad Cableado Estación 2 Estación 8 Estación 6 Access Point C Estación 4 Access Point A Estación 7 Estación 3 Clasificación de las Redes Móviles e Inalámbricas • Redes con Infraestructura.

33. Estación 1 Estación 4 Estación 2 Estación 3 Clasificación de las Redes Móviles e Inalámbricas • Redes Ad hoc. • Colección de nodos móviles que permiten el establecimiento de una comunicación ubicua sin una infraestructura central. • Los enlaces son dinámicas al igual que la configuración. • Entre sus retos están: • Seguridad • Enrutamiento • Overhead • Interferencias • Conectividad vs retardo, capacidad y potencia. • Fluctuaciones de la capacidad del enlace y latencia.

34. Red Enlace de Datos Física Modelo de Referencia Aplicación Aplicación Presentación Presentación Sesión Sesión Transporte Transporte Red Red Enlace de Datos Enlace de Datos Física Física

35. Arquitectura de Protocolos Aplicaciones WAE WSP TCP/ TCP+(Vegas, tahoe) WTP IP IP Móvil Enrutamiento Ad Hoc WDP Redes Celulares (CDMA TDMA GSM) WLANS (802.11, Bluetooth) Satélites (LEO,MEO,GEO) WLL

36. Retos • Mejoramiento de la técnicas de señalización. • Mejoramiento de las técnicas de acceso al medio (CDMA). • Desarrollo o mejoramiento de los protocolos de enrutamiento (sobres redes de infraestructura pero mas aun redes ad hoc). • Optimización cross-layer: difuminar limites entre capas. • Integración de las diversas tecnologías.

37. Reflexión • Se ha dicho que la redes móviles de hoy son una evolución de las redes de telefonía (orientadas hacia la voz), que características de este tipo de servicio facilitan/complican la implantación de servicios de datos. • Discuta que hubiese pasado si la evolución de estas redes se hubiese iniciado a partir de redes de datos en vez de voz. • En esta presentación se ha hecho referencia a algunos sistemas móviles/inalámbricos, que otros sistemas existen?

38. Asignación: Tópico • Título • Justificación • Objetivos • Bibliografía • Discutir con Profesora a Finales de Noviembre