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Resumen
Las IMT-2000 son la norma mundial para las
comunicaciones inalámbricas de tercera generación (3G), y se define
por un conjunto de recomendaciones interdependientes de la UIT Sirve
de marco para el acceso inalámbrico mundial, vinculando los sistemas
diversos de redes terrenales o por satélite.
Por otra parte, el IEEE ha formulado la norma
802.16, concebida especialmente para aplicaciones al aire libre de
redes de área metropolitana (MAN). La IEEE 802.16, interfaz aérea para
sistemas de acceso inalámbrico en banda ancha fijos y móviles,
denominada “WiMAX” permite velocidades de banda ancha a través de
redes inalámbricas. Considerando que la tendencia de las redes es
hacia servicios de paquetes además de estar convirtiéndose en redes
IP, y que está teniendo lugar una convergencia mundial en la que el
medio inalámbrico desempeña un papel muy importante, se recomienda que
el GT sobre Tecnología del CCP.I considere estudiar las normas de
acceso inalámbrico para las redes de próxima generación.
Introducción
Los principales aspectos de las actividades
normativas de la UIT relativas a las IMT-2000 están distribuidas entre
los sectores de Normalización de las Telecomunicaciones (UIT-T),
Radiocomunicaciones (UIT-R) y Desarrollo de las Telecomunicaciones
(UIT-D). La Comisión de Estudio 19 del UIT-T, “Redes de
Telecomunicaciones Móviles”, está a cargo de estudios sobre los
aspectos de las redes de redes de telecomunicaciones móviles,
incluidas las Telecomunicaciones Móviles Internacionales 2000 (IMT-2000)
y sistemas posteriores, la Internet inalámbrica, la convergencia de
redes móviles y fijas, la gestión de la movilidad, las funciones de
multimedios móviles, la formación de interredes, el
interfuncionamiento, la interoperabilidad, y la introducción de
mejoras a las recomendaciones existentes del UIT-T sobre las IMT-2000.
A fin de obtener la itinerancia mundial, el
proyecto IMT-2000 formó dos grupos para la normalización de redes
terrenales: 1) el 3GPP (proyecto de asociación tercera generación)
para preparar la evolución del sistema mundial para comunicaciones
móviles (GSM) hacia el sistema de telecomunicaciones móviles
universales (UMTS), y 2) el 3GPP2 para preparar la evolución de la
norma provisional 95 (IS-95) hacia el acceso múltiple por división de
código 2000 (CDMA 2000). Otra norma de acceso inalámbrico es la IEEE.802.16,
llamada WiMAX y ahora también “interoperabilidad mundial para el
acceso por microondas”. Dicha norma permite velocidades de banda ancha
a través de redes inalámbricas. El UIT-R ha aprobado recientemente la
Recomendación F.1763 sobre “Normas de interfaz radioeléctrica para
sistemas de acceso inalámbrico en banda ancha del servicio fijo que
funcionen por debajo de 66 GHz", que recomienda la IEEE Std
802.16-2004.
Discusión Normas de
las IMT-2000
3GPP
El 3GPP es una organización formada por varios
socios, a saber: la Association of Radio Industries and Businesses (ARIB)
y el Telecommunication Technology Committee (TTC) del Japón; el
European Telecommunications Standards Institute (ETSI: Instituto
Europeo de Normas de Telecomunicación); la Alliance for
Telecommunications Industry Solutions (ATIS) de EE.UU., y la
Telecommunications Technology Association (TTA) de Corea.
Como se menciona más arriba, el 3GPP está
preparando la evolución de GSM hacia UMTS.
El GSM utiliza el multiplaje por división en el
tiempo (TDMA) para atribuir los diferentes canales de voz y
señalización, y tiene calidad de llamada digital en ambos tipos de
canales, lo cual significa que es considerado un sistema telefónico
móvil de segunda generación (2G). El GSM es una norma abierta
formulada por el proyecto de asociación tercera generación (3GPP). La
mayoría de las redes GSM funcionan en las bandas de 900 MHz o 1800
MHz.
El UMTS representa una evolución en cuanto a la
capacidad, las velocidades de datos y los nuevos servicios posibles
con respecto a las redes móviles de segunda generación. UMTS es un
miembro esencial de la familia mundial de tecnologías móviles de
tercera generación (3G). El 3G/UMTS ofrece a las empresas de servicios
móviles una capacidad considerable y el uso de banda ancha para
trabajar con un número mayor de clientes de voz y datos, además de
velocidades de datos más altas a un costo incremental más bajo que la
2G.
El 3G/UMTS ha sido especificado como solución
integral para los servicios móviles de voz y datos con gran área
cubierta. El 3G/UMTS emplea el WCDMA (Wideband Code Division Multiple
Access: acceso múltiple por división de código de banda ancha) como
tecnología de acceso radioeléctrico. Esta tecnología se basa en una
técnica radioeléctrica con un espectro ensanchado de banda ancha
propuesta por el grupo Alpha del ETSI, y su especificación fue
ultimada en 1999.Usando una itinerancia internacional automática, el
3G/UMTS añade funciones de seguridad y facturación integrales,
permitiendo a las empresas explotadoras migrar fácilmente de la 2G a
la 3G.
3GPP2
La GPP2 también es una organización formada por
varios socios, los cuales son: la Telecommunications Industry
Association (TIA) de los EE.UU., ARIB/TTC del Japón, TTA de Corea y el
China Wireless Telecommunication Standard Group (CWTS). Como ya se
mencionó anteriormente, el 3GPP2 está preparando la evolución de IS-95
al CDMA 2000.
La IS-95 (norma provisional 95) es la primera norma
celular digital basada en el acceso múltiple por división de código (CDMA)
introducida por Qualcomm. La IS-95 también es conocida como TIA-EIA-95.
[3] Es una norma de telecomunicaciones móviles 2G que usa CDMA, un
esquema de acceso múltiple para radio digital para transmitir voz,
datos y datos de señalización (tales como un número telefónico
marcado) entre teléfonos móviles y ubicaciones celulares. La
transmisión se efectúa en trenes de bits. El CDMA permite que varias
radios compartan las mismas frecuencias y, a diferencia del TDMA
(acceso múltiple por división en el tiempo), un sistema competidor
usado en GSM, todas las radios pueden estar activos todo el tiempo,
porque la capacidad de la red no limita directamente el número de
radios activas. Como una mayor cantidad de teléfonos puede ser
atendida por un número menor de sitios celulares, las normas CDMA
tienen una gran ventaja económica respecto de las TDMA, o las normas
celulares más antiguas que empleaban el multiplaje por división de
frecuencia. La IS-95 está ahora siendo reemplazada por la IS-2000
(CDMA2000), una norma posterior basada en el CDMA. Se usa en los EE.UU.,
Corea del Sur, Canadá, México, India, Israel, Australia, Venezuela y
China. La CDMA2000 ya ha sido introducida en varias redes, y es
totalmente retrocompatible con la IS-95B. La CDMA2000 no está limitada
solamente a la banda de IMT-2000, pero las empresas explotadoras
pueden superponer un sistema CDMA2000 1x, que actualmente trabaja con
144 kbps y con velocidades de hasta 307 kbps en el futuro, sobre sus
versiones existentes anteriores de redes CDMA.
La evolución de la CDMA2000 1x tiene la
denominación de CDMA2000 1xEV. La 1xEV se implementará en etapas:
1xEV-DO y 1xEV-DV. 1xEV-DO significa "1x Evolution Data Only" (1x
datos de evolución solamente). 1xEV-DV significa "1x Evolution Data
and Voice" (1x datos y voz de evolución). Ambas etapas de evolución
1xEV CDMA2000 emplearán una portadora normal de 1,25 MHz carrier. La
1xEV-DO probablemente estará lista para empresas explotadoras que usen
la CDMA2000 en 2002, y las soluciones 1xEV-DV estarán listas
aproximadamente a fines de 2003 o a principios de 2004.
La CDMA2000 1x EV-DO y la CDMA2000 3x son normas
IMT-2000 (3G) aprobadas por la UIT. La CDMA2000 3x es parte de lo que
la UIT ha denominado IMT-2000 CDMA MC (MC: multiportadora). Utiliza
menos de 5 MHz de espectro (3 canales x 1,25 MHz) para dar velocidades
de más de 2 Mbps. La CDMA2000 1x con una velocidad de datos más baja
es considerada una tecnología 2,5G.
El 3GPP actualiza una nueva versión de la norma
UMTS casi todos los años, la primera fue la R99, seguida por Rel 4,
Rel 5, Rel 6, y ahora está trabajando en la Rel 7.
La Recomendación Q.1741.4 del UIT-T, “Referencias
de las IMT-2000 a la versión 6 de la red medular del sistema de
telecomunicaciones móviles universales derivada del sistema global
para comunicaciones móviles”, fue preparada por la Comisión de Estudio
19 del UIT-T pero emplea partes de las normas de la organización 3GPP.
La red medular para este miembro de la familia IMT-2000
a la que se menciona como “3GPP versión 6” está basada en una red
medular evolucionada de la versión 1999 de tercera generación. Dicha
red medular trabaja con redes de acceso radioeléctríco tanto de
segunda como de tercera generación como opciones. Esta recomendación
identifica una versión de un miembro de la familia, “Red medular UMTS
derivada del GSM”. Las organizaciones normativas conocen esta versión
(ARIB, CCSA, ETSI, ATIS, TTA, y TTC) como “3GPP versión 6”. Versiones
anteriores, conocidas como “3GPP versión 99”, “3GPP versión 4” y “3GPP
versión 5”, de dicho miembro de la familia se especifican en la
Recomendación Q.1741.1, Q.1741.2 y Q.1741.3, respectivamente, mientras
que otros miembros de la familia IMT-2000 se especifican en otras
recomendaciones de la serie Q.174x.
Las versiones anteriores de esta Recomendación eran
denominadas “Sistema global para comunicaciones móviles que ha
evolucionado hacia la red medular del sistema de telecomunicaciones
móviles universales con la red de acceso de la red terrenal de acceso
radioeléctrico del sistema de telecomunicaciones móviles universales”.
La UTRAN (red de acceso radioeléctrico del sistema
de telecomunicaciones móviles universales UMTS) es una red de acceso
inalámbrico que puede cursar muchos tipos de tráfico, incluido los
flujos de datos de conmutación de circuitos y de conmutación de
paquetes IP. La UTRAN permite la conectividad entre los equipos de
usuarios y la red medular. Como se explica más arriba, el UMTS usa el
acceso múltiple por división de código (CDMA).
La UTRAN contiene las estaciones base, que se
denominan nodos B y controladores de red radioeléctrica (RNC). Los
nodos B son estaciones transceptoras base que usan el WCDMA como
tecnología de transporte aéreo. El RNC proporciona las funciones de
control para uno o más nodos B. Un nodo B y un RNC pueden ser el mismo
dispositivo, aunque las implementaciones típicas tienen un RNS
separado en una oficina central, atendiendo a múltiples nodos B. Pese
al hecho de que no tienen que estar físicamente separados, hay una
interfaz lógica entre ellos conocida como la Iub. El RNC y sus nodos B
correspondientes son denominados Subsistema de Red Radioléctrica (RNS).
Puede haber más de un RNS en una UTRAN. El nuevo proyecto de
Recomendación Q.1742.5 del UIT-T, Referencias IMT-2000 a la red
medular desarrollada ANSI-41 con red de acceso cdma2000, ha sido
remitido para la aprobación de la Comisión de Estudio 19 del UIT-T en
julio de 2006. En dicha Recomendación se identifica el miembro de la
familia IMT-2000, “Red medular desarrollada ANSI-41 con red de acceso
cdma2000”. Este conjunto de especificaciones de referencia incluye las
del 3GPP2 aprobadas al 31 de diciembre de 2005.
Las interfaces de redes medulares identificadas en
esta recomendación, y las interfaces radioeléctricas y las de redes de
acceso radioeléctrico identificadas en la Recomendación M.1457 del
UIT-R, Especificaciones de las interfaces radioeléctricas de
Telecomunicaciones Móviles Internacionales-2000 (IMT-2000),
constituyen una especificación completa de sistema para el sistema
móvil de tercera generación para el uso terrenal de este miembro de la
familia IMT-2000. En el caso de que una especificación de referencia
también incluya material en el que se especifique cualquiera de los
aspectos radioeléctricos de este miembro de la familia IMT-2000, la
Recomendación M.1457 del UIT-R tendrá precedencia.
IEEE 802.16e “WiMAX”
El crecimiento de las aplicaciones y servicios
inalámbricos es extraordinario, y en todo el mundo hay una demanda
creciente de aplicaciones de multimedios y banda ancha. La tendencia
de las redes es hacia servicios de paquetes y a convertirse en redes
IP; asimismo, hay una convergencia mundial en la que el medio
inalámbrico desempeña un papel crítico. En este sentido, los límites
entre 3G y el acceso inalámbrico en banda ancha (BWA) son cada vez más
borrosos, y estas soluciones pueden complementarse mutuamente de forma
muy eficaz.
El Grupo de Tareas IEEE 802.16e (Mobile WirelessMan)
dio a conocer en febrero de 2006 su norma “Interfaz aérea para
sistemas de acceso inalámbrico en banda ancha fijos y móviles –
Enmienda para capas de control del acceso físicas y medianas para el
funcionamiento fijo y móvil combinado en bandas autorizadas”.
La primera norma IEEE 802.16 se aprobó en diciembre
de 2001 y fue seguida por tres enmiendas, la 802.16a, la 802.16b y la
802.16c, relativas a cuestiones de espectro radioeléctrico, calidad
del servicio e interfuncionamiento, respectivamente. Otra enmienda, la
802.16e, relativa a la movilidad, se finalizó en 2005. Si bien la
serie de normas 802.16 tiene la designación oficial de WirelessMAN, ha
sido denominada WiMAX por un grupo de la industria llamado The WiMax
Forum (El foro WiMax). La misión de este foro es promover y certificar
la compatibilidad e interfuncionamiento de productos inalámbricos de
banda ancha. Ahora el acrónimo WiMAX se expande a "Worldwide
Interoperability for Microwave Access" (interfuncionamiento mundial
para acceso de microondas).
WiMAX es una tecnología de banda ancha inalámbrica,
que permite trabajar con el acceso en banda ancha de punto a
multipunto a través de distancias largas, con un alto rendimiento. El
WiMAX funciona de una manera muy diferente de la del Wi-Fi (norma
802.11 de LAN inalámbrica del IEEE). El WiFi usa el acceso con
contienda a través de su controlador de acceso a medios (MAC), lo cual
significa que todas las estaciones de abonados compiten al azar por
los puntos de acceso, pudiendo esto motivar que los nodos distantes
sean tal vez interrumpidos más que los cercanos, reduciendo su
rendimiento, no siendo entonces muy apropiado para servicios tales
como VoIP, IPTV, etc. En cambio, el WiMAX emplea un MAC programador,
lo cual significa que las estaciones de abonados sólo compiten una vez
por el ingreso inicial a la red. Una vez que ingresan, la estación
base les asigna un intervalo de tiempo. Dicho intervalo no siempre
tiene la misma longitud, pero sigue asignado a la estación de abonado,
no pudiendo ser usado por otros. El mecanismo de programación permite
que la estación base controle la calidad del servicio (QoS).
El UIT-R aprobó en abril de 2006 la Recomendación
UIT-R F.1763 sobre “Normas de interfaces radioeléctricas para sistemas
de acceso inalámbricos en banda ancha del servicio fijo que funcionen
por debajo de 66 GHz". Dicha norma, preparada por el WP9B en el SG9,
recomienda la norma IEEE Std 802.16-2004 así como la norma compatible
ETSI BRAN HIPERMAN.
Propuesta
Las tecnologías de acceso inalámbrico son muy
usadas por casi todo el mundo. Las redes de próxima generación buscan
una convergencia sin transiciones entre las comunicaciones fijas y las
inalámbricas. Se recomienda que el Grupo de Trabajo sobre Tecnología
considere el estudio de normas de acceso inalámbrico para las redes de
próxima generación.
Oscar Avellaneda
Presidente
Grupo de Trabajo sobre Tecnología
CCP.I
e.mail: [email protected]
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Información adicional: Documento publicado como
CCP.I-TEL/doc. 868/06.
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Normas de acceso
inalámbrico para NGN
