Genially sin título

9CM2

Integrantes:Carlos Emilio Gómez Bautisa Luis Octavio Morales Flores

Telefonía Celular

Tecnología celular

Marconi

Hertz

Concepto

Antenas sectoriales

Telefonía celular

Origen

Maxwell

Popov

Aceptación

Martin Cooper

Sistema de telefonía

Desarrollo

Siglo XX

Handoff

El handoff es el proceso mediante el cual una llamada en curso o una sesión de datos se transfiere de una celda a otra sin interrumpir la comunicación.

Interferencia Co-canal

Se refiere a la interferencia entre celdas que utilizan el mismo conjunto de frecuencias.

Sectorización

Consiste en dividir una celda en sectores más pequeños

Celda

Una celda o célula es la unidad de área de cobertura de RF (radiofrecuencia) en sistemas celulares.

Canal

Un canal en telefonía móvil es una porción del espectro de frecuencia asignado para la transmisión de señales.

Reuso de frecuencias

El reuso de frecuencias es un principio fundamental que permite utilizar el mismo canal de radio en múltiples celdas simultáneamente

5a generación

5G

4a generación

LTE

3a generación

WCDMA

Generación

2.5

2a generación

GSM

1a generación

amps

Funcionamiento del teléfono celular

La telefonía móvil se trata de radiación no ionizante por lo que no es perjudicial para el cuerpo humano, ¿pero qué tan cierto es esto?

La telefonía celular ha revolucionado la comunicación al proporcionar conectividad móvil accesible y eficiente a nivel global. Desde sus inicios en la década de 1980, ha evolucionado significativamente, pasando de sistemas analógicos a tecnologías digitales avanzadas como 4G y 5G, que ofrecen mayores velocidades de datos, mejor cobertura y capacidad para soportar un número masivo de dispositivos conectados. Esta evolución ha impulsado no solo la comunicación personal, sino también una amplia gama de aplicaciones en áreas como el comercio, la educación, la salud y la industria, transformando la forma en que vivimos y trabajamos.

CONCLUSIÓN

• Bellamy, J. C. (s.f.). Digital Telephony. Coppell: Wiley-lnterscience.
• Capítulo 1. Sistemas Celulares. (s.f.). Operación de una radio base celular cuando coexisten GSM y TDMA.

• Cruz, J. M. (s.f.). Control de Sistemas GSM. Logicbus, 6.
• Liberal, C. G. (Enero de 2021). REDES MÓVILES 5G: EVOLUCIÓN NEW RADIO. España.
• Rodriguez Gamez, O., Hernandez Perdomo, R., Torno Hidalgo, L., Garcia Escalona, L., & Rodriguez Romero, R. (2005). Telefonía móvil celular: origen, evolución, perspectivas. Ciencias Holguin.

• Sistemas de comunicaciones móviles de tercera generación. (s.f.). Estrategias de dimensionado y evolución del backhaul en redes de comunicaciones móviles.
• Telemática, I. e. (s.f.). Servicios y tipos de comunicaciones móviles. Ciudad de México: Universidad Abierta y a Distancia de México.
• TELETOPIX.ORG. (2020). Telefonía móvil celular: origen, evolución, perspectivas. Obtenido de https://teletopix.org/es/
• UNAM, F. D. (s.f.). Redes móviles de Tercera Generación. TV MÓVIL MEDIANTE LA TECNOLOGÍA MBMS EN REDES CELULARES 3G/IP. México.
• Velazco, A. M. (2021). DISEÑO DE COBERTURA DE UNA RED MÓVIL QUINTA GENERACIÓN (5G). Pamplona: UNIVERSIDAD DE PAMPLONA.

REFERENCIAS

La telefonía celular en el siglo XX se desarrolla y en la década de los cuarenta se presentó el inicio en el sistema de radio móvil que utilizaba la policía, en los siguientes 10 años se introdujo la telefonía celular analógica que obtuvo mucho éxito en todo el mundo.

El concepto básico de telefonía celular surgió con Douglas H. Ring, nacido el 28 de marzo de 1907, fue uno de los ingenieros investigadores de los Laboratorios Bell, de la AT&T (AT&T Bell Labs), que invento el concepto de telefonía celular. En 1947 propuso el uso de células para dividir un área y dar servicio de telefonía, juntamente con la reutilización de frecuencias en celdas no vecinas, permitiría un incremento sustancial de la capacidad de trafico de esos teléfonos móviles. sin embargo, todavía no se contaba con la tecnología necesaria; tuvieron que pasar dos décadas para implementar la idea.

Concepto básico de telefonía celular

Características

Servicios

Arquitectura

Funcionamiento

AMPS

1a generación

Arquitectura

Funcionamiento

Servicios

Características

Mejoras

GSM

2a Generación

Características

Tecnologías

Sistema de Generación 2.5

Los carriers europeos y de Estados Unidos se movieron a 2.5G en el 2001. Mientras que Japón fue directo de 2G a 3G también en el 2001.

CAMEL

EDGE

GPRS

CDMA2000 1x

de 2.5G

Tecnologías

Arquitectura

Funcionamiento

Características

Servicios

WCDMA

3a generación

UTRAN

NodoB

Red de Núcleo

ARQUITECTURA

Servicios del sistema

Caracteristicas

El sistema LTE opera sobre una infraestructura de conmutación de paquetes, lo que permite una mayor eficiencia en la transmisión de datos.

LTE

4a generación

Martin Cooper fue el pionero en esta tecnología, a él se le considera como "el padre de la telefonía celular" al introducir el primer radioteléfono en 1973 en los Estados Unidos mientras trabajaba para Motorola. En 1977 los Laboratorios Bell construyeron y operaron un prototipo de sistema de telefonía celular. Un año después (1978) se comenzaron en la ciudad de Chicago, Estados Unidos, las pruebas públicas del nuevo sistema de telefonía celular, con más de 2000 abonados celulares experimentales. En 1979 comenzó a operar en Tokio, Japón, el primer sistema comercial de telefonía celular por la compañía NTT (Nippon Telegraph & Telephone Corp.)

Telefonía celular

Tecnologías en cada generación

1G: La Era Analógica2G: Digitalización y SMS3G: Datos Móviles y la Internet Móvil4G: Banda Ancha Móvil5G: La Era de la Conectividad Total

Características

Servicios

Arquitectura

Funcionamiento

5G

5a Generación

ARQUITECTURA

Servicios del Sistema

LTE soporta una amplia gama de servicios que incluyen:

Servcios de datos

VoLTE (Voice over LTE)

Información

• Permite la transmisión de datos en paquetes, lo que aumenta la eficiencia y velocidad.
• Ofrece velocidades de datos de hasta 171 kbps.
• Es una mejora significativa sobre las capacidades de datos de conmutación de circuitos de 2G.

GPRS (General Packet Radio Service)

• Voz: Servicio básico de llamadas de voz.
• SMS (Short Message Service): Permite el envío de mensajes de texto cortos.
• MMS (Multimedia Messaging Service): Envío de mensajes multimedia, incluyendo imágenes y videos.
• Datos y Conectividad: Acceso a Internet y servicios de datos mediante tecnologías GPRS (2.5G) y EDGE (2.75G), con velocidades de hasta 384 kbps.
• Servicios de Emergencia: Llamadas de emergencia accesibles en cualquier momento.

AMPS proporcionaba servicios básicos de telefonía móvil, incluyendo: • Llamadas de Voz: El servicio principal era la capacidad de realizar y recibir llamadas de voz. • Roaming: Los usuarios podían usar sus teléfonos móviles en diferentes áreas geográficas gracias a acuerdos entre operadores. • Servicios de Emergencia: AMPS soportaba llamadas de emergencia al 911, proporcionando un acceso crítico a los servicios de emergencia. • Transmisión de Datos Limitada: Aunque principalmente diseñado para la voz, AMPS permitía la transmisión de datos a baja velocidad mediante modems acoplados al sistema.

Servicios

Sectorización

Consiste en dividir una celda en sectores más pequeños, cada uno con su propia antena direccional, para mejorar el reuso de frecuencias y aumentar la capacidad del sistema sin incrementar el espectro disponible .

Estación Base (BS): Maneja la transmisión y recepción de radio con los dispositivos móviles. Controlador de Estación Base (BSC): Coordina múltiples estaciones base y se encarga de la asignación de canales y el manejo del handoff.

Subsistema de Estación Base (BSS)

En varios países se diseminó la telefonía celular como una alternativa a la telefonía convencional alámbrica. La tecnología inalámbrica tuvo gran aceptación, por lo que a los pocos años de implantarse se empezó a saturar el servicio surgiendo la imperiosa necesidad de desarrollar e implementar otras formas de acceso múltiple al canal y transformar los sistemas analógicos a digitales para darle cabida a más usuarios.

Con la llegada de la segunda generación (2G) en la década de los 90, la tecnología celular pasó de analógica a digital. Este cambio permitió una mayor capacidad y una mejor calidad de llamadas. Tecnologías como GSM (Global System for Mobile Communications) y CDMA (Code Division Multiple Access) se hicieron prominentes. Además, 2G introdujo el servicio de mensajes cortos (SMS) y una capacidad limitada de datos, sentando las bases para futuras aplicaciones de datos móviles.

New Radio (NR): Utiliza nuevas bandas de frecuencias, principalmente altas, y tecnologías avanzadas como OFDM con numerología flexible, Multi User MIMO y Massive MIMO​​. Dual Connectivity: Permite a los terminales estar conectados simultáneamente a 4G y 5G, optimizando la transmisión de datos y señalización​​​​. Network Slicing: Divide una sola red en varias redes lógicas, distribuyendo dinámicamente los recursos según los diferentes servicios​​.

• Transmisión de Datos Mejorada: La 2.5G introdujo tecnologías que permitieron velocidades de transmisión de datos más altas en comparación con 2G. La tasa de transferencia de datos aumentó hasta 384 kbps en algunos casos. • Mayor Eficiencia de Espectro: Utilizó técnicas de modulación y codificación avanzadas para mejorar la eficiencia del espectro y la capacidad de la red. • Servicios Mejorados: Introducción de servicios de datos como la navegación web, correo electrónico móvil, y servicios multimedia básicos. Soporte para aplicaciones más avanzadas que no eran posibles con 2G.

Caracteísticas

Facilita la operación, mantenimiento y gestión de la red GSM.

Subsistema de Operación y Soporte (OSS):

El sistema AMPS (Advanced Mobile Phone System) fue la primera tecnología celular estándar en Estados Unidos, desarrollada por Bell Labs y desplegada por primera vez en Chicago en 1979. Este sistema opera en la banda de 850 MHz y utiliza un conjunto de frecuencias separadas para la transmisión y recepción de voz y datos.

Arquitectura

La quinta generación (5G), que comenzó a desplegarse a finales de la década de 2010 y principios de 2020, representa un salto cuántico en la tecnología celular. Con velocidades de hasta 10 Gbps y una latencia extremadamente baja, 5G no solo mejora la experiencia del usuario en términos de velocidad y capacidad, sino que también habilita nuevas aplicaciones como el internet de las cosas (IoT), la conducción autónoma, la realidad aumentada y virtual, y las ciudades inteligentes. Las tecnologías clave incluyen el uso de frecuencias de ondas milimétricas y el despliegue masivo de pequeñas celdas

• También conocido como 2.75G, EDGE mejora aún más las velocidades de datos en las redes GSM.
• Ofrece tasas de datos de hasta 473.6 kbps.
• Utiliza técnicas de modulación más eficientes, como 8PSK (Phase Shift Keying).

EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution)

En varios países se diseminó la telefonía celular como una alternativa a la telefonía convencional alámbrica. La tecnología inalámbrica tuvo gran aceptación, por lo que a los pocos años de implantarse se empezó a saturar el servicio surgiendo la imperiosa necesidad de desarrollar e implementar otras formas de acceso múltiple al canal y transformar los sistemas analógicos a digitales para darle cabida a más usuarios.

• Inicialización: El móvil se conecta a la estación base más cercana.
• Autenticación: Se verifica la identidad del usuario mediante la tarjeta SIM y el AUC.
• Asignación de Canal: El BSC asigna un canal específico para la llamada.
• Establecimiento de la Llamada: El MSC establece la conexión entre el usuario llamante y el destinatario.

• Handoff: Si el usuario se mueve de una celda a otra, el BSC gestiona el cambio de canales sin interrumpir la llamada.

Proceso de una llamada GSM

• Banda Ancha Móvil Mejorada (eMBB): Ofrece velocidades de datos ultra rápidas, ideal para streaming de video en 4K/8K y experiencias de realidad virtual.
• Comunicaciones Ultra Confiables y de Baja Latencia (URLLC): Soporta aplicaciones críticas que requieren tiempos de respuesta extremadamente bajos.
• Comunicación Masiva Tipo Máquina (mMTC): Facilita la conexión de un gran número de dispositivos IoT, optimizando el consumo de energía y la eficiencia de la red​

• Aumenta la capacidad de la red y las velocidades de datos hasta 153 kbps.
• Ofrece una transición suave hacia las capacidades de 3G.

CDMA2000 1x

Interferencia Co-canal

La interferencia co-canal no se puede mitigar simplemente aumentando la potencia de transmisión, ya que esto también incrementa la interferencia en las celdas co-canales vecinas.

Philip Thomas Porter

Nacido el 18 de marzo de 1930, fue el ingeniero eléctrico de Laboratorios Bell que sugirió el uso de 3 antenas sectoriales en las esquinas de los hexágonos que conforman una red de telefonía celular.

Altas Velocidades

Network Slicing

Mayor Capacidad de Red

Baja Latencia

En la arquitectura NSA, la nueva radio 5G se utiliza como una extensión de la red 4G existente. Esta configuración facilita un rápido despliegue de 5G, ya que se pueden conectar los nuevos equipos radio 5G al núcleo de red 4G existente con mínimas modificaciones. Aquí, la información de control se transmite a través de la red 4G, mientras que los datos del usuario se transfieren mediante la nueva radio 5G, beneficiándose de mayores velocidades y capacidad

Desventajas

Ventajas

• Telefonía Móvil Mejorada: Calidad de llamadas mejorada con menos interferencias y mejor cobertura.
• Datos de Alta Velocidad: Acceso a internet móvil, correo electrónico, y navegación web con velocidades significativamente más altas que en generaciones anteriores.
• Servicios Multimedia: Videollamadas, transmisión de vídeo en tiempo real, y servicios de mensajería multimedia (MMS).
• Servicios de Localización: Posicionamiento GPS y servicios basados en localización para aplicaciones como navegación y seguridad.
• Interoperabilidad y Roaming: Facilita la interoperabilidad entre diferentes redes y países, asegurando que los usuarios puedan usar sus dispositivos en múltiples ubicaciones globales sin problemas.

Reuso de frecuencia

El reuso de frecuencias es un principio fundamental que permite utilizar el mismo canal de radio en múltiples celdas simultáneamente, siempre que estas celdas estén suficientemente separadas para evitar interferencias. Esto se logra mediante la planificación y control de potencia, de manera que la señal transmitida en una celda no interfiera significativamente con otras celdas que usan el mismo canal.

Handoff

Esto es necesario cuando un usuario móvil se desplaza fuera del área de cobertura de una celda y entra en el área de cobertura de otra. El criterio para el handoff incluye la relación portadora a interferencia (C/I), donde se requiere que el móvil esté en la región de cobertura de otra celda si el C/I cae por debajo de un umbral específico.

Funcionamiento

Alexander Stepanovich Popov

Popov realizó experimentos exitosos con la transmisión y recepción de señales de radio, presentando su receptor de radio en 1895. Su trabajo fue crucial para el desarrollo de la comunicación inalámbrica, que es la base de la telefonía celular.

Permite la identificación única del usuario mediante un número IMSI (Identificador Internacional de Abonados Móviles) y un número IMEI (Identificador Internacional de Equipos Móviles).

Tarjeta SIM (Módulo de Identificación del Abonado)

AMPS es un sistema analógico que emplea modulación de frecuencia (FM) para la transmisión de voz. Utiliza un esquema de acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA), donde cada llamada se asigna a un par de frecuencias específicas: una para la transmisión del teléfono a la torre (canal ascendente) y otra para la transmisión de la torre al teléfono (canal descendente). Cada canal de AMPS tiene un ancho de banda de 30 kHz.

Funcionamiento

Introducida en la década de 2010, la cuarta generación (4G) trajo consigo una revolución en la velocidad y capacidad de la banda ancha móvil. LTE (Long Term Evolution) se convirtió en el estándar dominante, ofreciendo velocidades de datos que rivalizaban con las conexiones de banda ancha fija. 4G permitió el desarrollo de aplicaciones intensivas en datos como la transmisión en alta definición, videollamadas y juegos en línea, cambiando radicalmente el uso de dispositivos móviles.

Características

Canal

Cada canal puede ser utilizado para transmitir datos de voz o datos de control. En un sistema celular, a cada celda se le asigna un subconjunto de los canales de RF disponibles para evitar interferencias con las celdas vecinas .

Guglielmo Marconi

Marconi es ampliamente reconocido por su desarrollo de la telegrafía inalámbrica. Sus trabajos y experimentos en la transmisión de señales de radio establecieron las bases para la comunicación inalámbrica moderna, incluyendo la telefonía celular.

Heinrich Rudolf Hertz

El origen de la telefonía celular móvil se remonta al siglo XIX, cuando el científico alemán Rudolf Hertz descubrió que la información podría ser transmitida a largas distancias por ondas de radio.

James Clerk Maxwell

Maxwell formuló las ecuaciones que describen cómo los campos eléctricos y magnéticos se propagan y se interactúan, lo que llevó al entendimiento de las ondas electromagnéticas. Este conocimiento es fundamental para la transmisión y recepción de señales en la telefonía celular.

La primera generación de telefonía celular, conocida como 1G, se introdujo a finales de los años 70 y principios de los 80. Utilizaba tecnología analógica y estaba limitada a servicios de voz. Los sistemas 1G, como el AMPS (Advanced Mobile Phone System) en los Estados Unidos, permitieron por primera vez la comunicación móvil, aunque con una calidad de llamada variable y sin soporte para datos.

• La 1G de la telefonía móvil hizo su aparición en 1979, se caracterizó por ser analógica y estrictamente para voz. La calidad de los enlaces de voz era muy baja, baja velocidad (2400 bauds), la transferencia entre celdas era muy imprecisa, tenían baja capacidad (basadas en FDMA, Frequency Divison Multiple Access) y la seguridad no existía. La tecnología predominante de esta generación es AMPS (Advanced Mobile Phone System).

• Modulación Analógica: AMPS utiliza modulación de frecuencia para transmitir señales de voz, lo que lo hace susceptible a la interferencia y al ruido. • Acceso Múltiple por División de Frecuencia (FDMA): Cada llamada se asigna a un par de frecuencias específicas. • Reutilización de Frecuencias: Las frecuencias se reutilizan en células no adyacentes para aumentar la capacidad del sistema. • Cobertura y Capacidad: AMPS permite la transferencia automática de llamadas entre células, proporcionando una cobertura continua en áreas metropolitanas y rurales (Telephone World).

Características

Centro de Conmutación de Servicios Móviles (MSC): Administra las llamadas y el enrutamiento de mensajes. Registro de Ubicación de Visitantes (VLR): Almacena temporalmente la información de los suscriptores que se encuentran en su área de servicio. Registro de Ubicación de Abonados (HLR): Almacena de manera permanente los datos de los suscriptores. Centro de Autenticación (AUC) y Registro de Identidad de Equipos (EIR): Garantizan la seguridad y autenticidad de los dispositivos y usuarios.

Subsistema de Red y Conmutación (NSS)

• Cobertura y Roaming: GSM permite a los usuarios moverse entre diferentes regiones y países sin perder la conectividad.
• Seguridad: Uso de encriptación para proteger la privacidad de las llamadas y datos de los usuarios.
• Eficiencia Espectral: Uso de TDMA y reuso de frecuencias para maximizar la capacidad del sistema.
• Compatibilidad Global: Estándar adoptado en más de 200 países, facilitando el roaming internacional.

Celda

Cada celda contiene una estación base (o radio base) que transmite y recibe señales de una ubicación específica. Las estaciones base pueden estar ubicadas en el centro de la celda o en los bordes si se utilizan antenas sectorizadas.

Protocolo que permite la creación de servicios de valor agregado en redes móviles. Facilita la interoperabilidad entre diferentes redes y proveedores de servicios, permitiendo funciones avanzadas como el roaming internacional y servicios personalizados.

CAMEL (Customized Applications for Mobile network Enhanced Logic

Es la parte central de la red que maneja la gestión de las llamadas, la facturación, la gestión de usuarios y el enrutamiento de datos. Incluye componentes como:

• MSC (Mobile Switching Center): Maneja la conexión de llamadas y la movilidad de los usuarios.
• SGSN (Serving GPRS Support Node): Soporta servicios de datos y maneja la movilidad y la autenticación de los usuarios.
• GGSN (Gateway GPRS Support Node): Conecta la red de datos de los usuarios con Internet.

La tercera generación (3G) emergió a principios del 2000, marcando el comienzo de la era de los datos móviles. 3G proporcionó velocidades de datos significativamente mayores, permitiendo la navegación por internet, el envío de correos electrónicos y la transmisión de videos en dispositivos móviles. Tecnologías como UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) y HSPA (High Speed Packet Access) hicieron posible una experiencia de internet más rica y funcional.

Banda Ancha: Utiliza una banda de frecuencia amplia para permitir una mayor tasa de transmisión de datos. Codificación de Señales: Emplea técnicas de codificación avanzadas para minimizar las interferencias y mejorar la calidad de la señal. Multiplexación Espacial: Permite la transmisión de múltiples señales simultáneamente a través de diferentes rutas, aumentando así la eficiencia del espectro

WCDMA opera utilizando el acceso múltiple por división de código (CDMA), lo que permite múltiples usuarios compartir el mismo espectro de frecuencia mediante el uso de códigos diferentes.