Avances de la tercera generación, 3.5G

Los sistemas móviles de tercera generación (3G) se han desarrollado como evolución de los sistemas existentes de segunda generación (2G) a saber, GSM y CDMA (IS-95). Los principales criterios del desarrollo de la 3G, recogidos por el proyecto de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) en IMT2000, fueron el proporcionar una interfaz radio de mayor capacidad de usuarios y que ofreciera mayores velocidades de usuario (en teoría 2Mbps), objetivos que se lograron en la primera entrega de las especificaciones conocidas como Release 99. Desde el punto de vista de servicios, no se plantearon mejoras importantes, lo cual ha incidido en la adopción de la tecnología 3G por parte de los usuarios. El trabajo ha continuado dentro del 3GPP y 3GPP2 (organismos encargados de la especificación técnica de los sistemas 3G UMTS y cdma2000 respectivamente) para evolucionar los sistemas 3G, produciendo nuevas entregas (Releases 4, 5 y 6) que incluyen mejoras sustanciales en respecto a la gestión de recursos radio proporcionando un nuevo canal radio que proporciona mayores velocidades: el  HSDPA (High Speed Downlink Packet Access); un nuevo dominio de comunicaciones multimedia sobre IP (IMS – IP Multimedia Subsystem) que abre la puerta a un nuevo escenarios de servicios de tiempo real sobre el dominio de conmutación de paquetes. Asimismo, se han completado las especificaciones de los servicios de localización, seguridad entre otros e integrados otras redes de acceso tales como LCR-TDD (Low Chip Rate TDD, especificado por China) y WLAN (Wireless LAN).

Utilizando como base los sistemas cdma2000 y UMTS, las tendencias actuales de la 3G buscan mejorar el soporte a la prestación de servicios multimedia y equipararlos a los servicios ofrecidos por la red terrestre.

En cuanto a las mejoras técnicas, las redes 3G buscan evolucionar en los siguientes aspectos:

·     La implantación de sistemas que provean servicios multimedia. Para esto se ha escogido el protocolo SIP (Session Initiation protocol) como base para formar una arquitectura que permita ofrecer servicios de voz, datos, video mensajería instantánea, etc., utilizando la misma plataforma, y permitiendo el diseño y comercialización de terminales móviles cuya lógica esté basada en SIP.

La integración de diferentes tecnologías (SIP, IP, WLAN, etc.) en los sistemas de 3ra generación ha modificado el escenario tradicional de estandarización, de organismos dedicados únicamente a la especificación de un sistema, a un grupo de organismos que además de especificar un sistema, definen las interacciones de estos con otros sistemas. Este cambio es sino una consecuencia de la convergencia de las TIC (Tecnologías de la Información y Comunicaciones).

Los sistemas multimedia IP, están basados en una serie de elementos, basados en el protocolo SIP, y conectados a la red UMTS a través del dominio PS (específicamente al GGSN a través de la Interfaces Go y Mb), que proporcionan servicios multimedia (voz, datos y video) a terminales UMTS basados en SIP. La figura muestra el IMS: Subsistema Multimedia IP del 3GPP (Release 5); de la misma forma existe una propuesta similar en el 3GPP2 para ofrecer servicios SIP multimedia.

El sistema multimedia IP es un complemento, y de hecho puede reemplazar al dominio de conmutación de circuitos de la red UMTS, dado que un terminal SIP puede generar llamadas de voz, datos y video utilizando únicamente el protocolo SIP a través del IMS. El IMS, y su homólogo en el 3GPP2, se plantean como alternativa a largo plazo a las redes tradicionales actuales basadas en señalización B-ISDN (SS7), y se estima que algunos operadores “green field” (nuevos, que no vienen de GSM o CDMA) pudiesen establecer el IMS desde un comienzo, aunque eso depende de la disponibilidad de terminales SIP, lo cual no parece un problema.

Arquitectura del sistema IMS

·      La integración con otras redes de acceso tiene como objetivo la adopción de otras tecnologías (por ejemplo Wireless LAN – WLAN) para dar mayor flexibilidad a los operadores para escoger la tecnología apropiada en cada escenario. Por ejemplo en lugares donde se espera mucho tráfico y la movilidad es reducida (aeropuertos, terminales, cafés) se pueden implantar redes WLAN, más económicas y que proveen mayor ancho de banda, y en aquellos lugares donde se necesite una alta movilidad se pueden implantar células 3G (UMTS o cdma2000).

Dado el creciente interés de los operadores móviles en las tecnologías WLAN (básicamente debido a su potencial de soportar altas velocidades (>10 Mbps) en entornos de movilidad reducida), el 3GPP ha trabajad en la especificación de la conectividad de los sistemas UMTS con los sistemas WLAN.

La conectividad está basada en móviles de modo dual WLAN-UMTS y adicionalmente (y opcionalmente) en una integración entre las redes troncales WLAN y UMTS. Eso no evita (y ha sido reconocido) que las WLAN son y continuarán siendo desplegadas de forma independiente por operadores que no posean licencias 3G, y que esas WLAN pueden o no ser integradas/conectadas a redes UMTS.

La tecnología UMA (Unlicensed Mobile Access) proporciona el acceso a servicios móviles GSM y GPRS a través de tecnologías de espectro no licenciado tales como Bluetooth y WLAN (802.11), así como posteriormente, a través de accesos cableados (Ethernet). Al desplegar la tecnología UMA, los operadores permitirán a los suscriptores itinerar y realizar handovers entre las redes celulares y las redes inalámbricas públicas y privadas utilizando móviles duales (o clientes UMA). Con UMA, los suscriptores tienen la misma experiencia de usuario en cuento a los servicios de voz y datos móviles mientras se mueven entre las redes.

Para promocionar la adopción masiva de la tecnología UMA, un número de compañías líderes de la industria móvil han desarrollado un conjunto de especificaciones para el desarrollo y depliegues de soluciones interoperables.

Si bien es cierto que la especificación UMA, inicialmente ha sido diseñada para utilizarse con terminales duales, hay fabricantes de enrutadores que están integrando un cliente UMA directamente en el enrutador de acceso, proporcionando un puerto analógico de voz (FXS) para conectar un Terminal telefónico Fijo, que se comunica a través de la red GSM utilizando UMA, como mecanismo de convergencia fijo-móvil.

·       Mejora en la gestión de los recursos radio (RRM), esto es con el objeto de maximizar la eficiencia en el uso del espectro, y con esto permitir que los operadores puedan servir a un mayor número de usuarios. Un ejemplo es el asignar usuarios que transmiten a baja velocidad a células 2G (GSM, cdmaOne) y usuarios que transmiten a mayor velocidad  a células 3G.

·       Mejoras en la interfaz radio. Tanto el 3GPP como el 3GPP2 trabajan continuamente en mejorar la eficiencia de la interfaz radio con nuevas tecnologías que permiten un mayor número de usuarios y una mayor tasa de bits. Ejemplos son 1X-EVDV, HSDPA y HSUPA, que utilizan modulación y codificación adaptativa (entre otras cosas) para alcanzar velocidades en el orden de 10Mbps.

HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) en el 3GPP y 1X-EVDV (1X Evolution Data and Voice), ofrecen velocidades de hasta 5 veces (10 Mbps) la velocidad máxima de las redes actuales 3G (2 Mbps), sin afectar la capacidad existente de otros canales en la célula.

Mejoras o modificaciones en la arquitectura de los canales HSDPA y 1X-EVDV

High-Speed Uplink Packet Access (HSUPA) (Acceso ascendente de paquetes a alta velocidad) es un protocolo de acceso de datos para redes con una tasa de transferencia de subida (de hasta 5.76 Mbps). Calificado como 3.5G, es una evolución del HSDPA. La solución HSUPA potenciará inicialmente la conexión de subida UMTS y actualmente se encuentra en un estado prematuro.

HSDPA y HSUPA, ofrecen altas prestaciones de voz y datos, y permitirá la creación de un gran mercado de IP multimedia móvil. HSUPA mejorará las aplicaciones de datos avanzados persona a persona, con mayores y simétricos ratios de datos, como el e-mail en el móvil y juegos en tiempo real contra otro jugador. Las aplicaciones tradicionales de negocios, junto con muchas aplicaciones de consumidores, se beneficiarán del incremento de la velocidad de conexión.

 Alberto Montilla Bravo, MSc-DEA

 

Información adicional: Esto es parte del material del curso "3G y sistemas de comunicación futuros". CITEL ofrece 50 becas del total de la matrícula de US$ 200 para realizar el curso sobre este tema que se ofrecerá a través de CONATEL-Venezuela,  nodo del Centro de Excelencia de la UIT. El curso a distancia está programado del 4 al 15 de diciembre 2006 y 15 al 26 de enero de 2007  .