Todo sobre estándares inalámbricos

Cuando nació la era de la computación era difícil concebir la idea de la transmisión de datos a través de ondas de radio. En la actualidad son diversos los estándares que se utilizan, incluso, algunas veces, crean confusiones en su aplicación.
La aparición de los actuales estándares de transmisión de datos y voz se da de forma paralela a sus respectivas industrias y cuando llegan a un punto de encuentro surgen aplicaciones infinitas.
La maduración de las diferentes tecnologías ha sido tan exponencial que en ocasiones la transmisión de los datos invade el terreno de las comunicaciones por voz, sin embargo, cada una de los diferentes estándares tiene alcances y limitaciones.
A continuación se presenta el panorama de las tecnologías existentes, comenzado por las de voz y siguiendo con los modeles que comúnmente se aplican en cómputo.
El inicio de la primera generación
La primera generación (1G) de los sistemas de comunicación celular apareció en la década de los 80, aunque ya existían las redes de radios móviles, pero se limitaban a un número de canales limitado.
En una red celular, el área de cobertura está dividida en células, normalmente hexagonales, cada una es atendida por una estación de radio, la cual restringe su zona de cobertura a la misma célula.
A su vez las células se agrupan en conjuntos y el número de canales de radio disponibles se distribuye en el grupo, de tal manera que esta distribución se repite en toda la zona de cobertura.
Así, el espectro de frecuencias (radioeléctrico) se reutiliza en cada nuevo grupo de células, cuidando evitar las interferencias entre las células próximas.
En cuanto a la estructura de la red, se basa en la conexión de los terminales móviles al sistema a través de una serie de estaciones base repartidas en un área geográfica; es decir, cada radio base atiende a un determinado número de células.
Las principales características de un sistema celular de primera generación son:
–Gran capacidad de usuarios
–Utilización eficiente del espectro
–Amplia cobertura
En la primera generación se utilizaron técnicas de transmisión analógicas, limitadas a los servicios de voz.
Los estándares más exitosos fueron:
–Nordic Mobile Telephone (NMT). NMT creado en Escandinavia con dos variantes: NMT450 y NMT-900, que utilizaban la banda de 450MHz y 900MHz, respectivamente. Dicho estándar ofrecía la posibilidad de roaming internacional.
–Total Access Communications Systems (TACS). TACS, de Inglaterra, actualmente se basa en el protocolo
–Advanced Mobile Phone Services (AMPS). AMPS, pero se transmite en 900MHz, por su parte AMPS, de Estados Unidos, se usa en los 800MHz.
Aunque la industria avanza en la adopción de algunos estándares, en ciertas aplicaciones se siguen utilizando los sistemas de primera generación.
Mejoras a la 1G con la segunda generación
El grupo de sistemas que evolucionaron hacia la utilización de las técnicas digitales para realizar la transmisión, adopta el nombre de Segunda generación (2G).
Las redes de 2G presentaron una mayor capacidad con respecto a los de la primera. Gracias a las técnicas de división por código o tiempo, fue posible dividir un canal de frecuencia para ser utilizado simultáneamente por varios usuarios.
La estructura de las células también se modificó: el área de cobertura se dividió en macro, micro y pico células, lo cual aumenta la capacidad de los sistemas.
2G entra en funcionamiento en 1991 y los estándares más representativos son:
–Global System for Mobile Communications (GSM)
–Digital AMPS (D-AMPS), también llamado TDMA
–Code División Múltiple Access (CDMA)
–Personal Digital Cellular (PDC).
De los cuatro, GSM tuvo más éxito y se secomercializa mucho en México. Dicho estándar se adoptó en Europa de manera general, con fines de mantener el roaming en la región.
CDMA fue aceptado en el norte de América y es compatible con el estándar analógico AMPS.
Los principios de CDMA son la base para los sistemas de 3G.
Las ventajas más sobresalientes de los sistemas de 2G son:
–Mayor calidad de voz
–Menores costos de operación de terminales
–Mayor nivel de seguridad
–Roaming internacional
–Soporte para terminales de menor potencia
–Gran variedad de servicios
El escalón hacia la tercera generación
La generación 2.5 es el nombre que recibe la evolución de los sistemas de 2G, sin embargo, el cambio no es tan radical como el paso de 1G a 2G. La división entre 2G y 2.5G no está definida por completo, pero se basa en la cantidad y calidad de los servicios ofrecidos a los usuarios; en otras palabras, intentar incrementar la capacidad de transmisión.
Las funcionalidades se clasifican en tres tipos: tele servicios, servicios portadores y servicios suplementarios.
Pero el problema del sistema GSM, es la baja de transmisión de la interfaz área. El sistema básico de GSM sólo podía proveer una tasa de transmisión de datos de 9.6Kbps, posteriormente se especificó a una tasa de 14.4 Kbps.
Con dichas velocidades y para poder proveer todos sus servicios a los usuarios es necesario incrementar la capacidad del sistema con el uso de tecnologías como:
–High-Speed Circuit-Switch Data (HSCSD)
–General Packet Radio Services (GPRS)
–Enhanced Data Rates for Global Evolution (EDGE)
Cabe señalar que la mayoría de los fabricantes decidieron usar GPRS, que eleva las tasas de transmisión hasta 115 Kbps; consiste en un sistema por switcheo, por lo tanto, los recursos del sistema no son empleados continuamente, sólo cuando se transmite una señal. La utilización de un sistema GPRS es más caro que un sistema HSCSD.
Pensando de manera específica en GSM, otra tecnología de 2.5 G es EDGE que propone un sistema de modulación llamado eigth-phase shift keying (8PSK) con el inconveniente de que sólo puede ser utilizado en cortas distancias.
A marzo de 2003, el mercado mundial de telefonía celular estaba repartido de la siguiente manera:
GSM—69.83%
CDMA-12.85%
TDMA-9.48%
PDC-5.29%
Otras 2.55%
Fuente de EMC: World Celular Database, considerando que GSM es obligatorio para Europa.
El auge de la 3G
En algunos centros de investigación ya se encuentran en surgimiento la tercera (3G) y la cuarta generación (4G) de la tecnología, pero se enfrentan a ciertos fenómenos que han producido las dos primeras.
El cambio de 1G a 2G produjo una saturación del espectro reservado para comunicaciones celulares; es decir, la banda de 800MHz. Por ello la introducción de 3G no se dará como respuesta a la saturación del espectro, sino que tiene la finalidad de ofrecer nuevos servicios que requieren de mayores velocidades de transmisión, con lo cual se podrá tener acceso a Internet desde casi cualquier dispositivo en cualquier lugar.
Los objetivos de la 3G consisten en:
–Que los usuarios puedan disponer en un dispositivo de diferentes servicios: voz y navegación Web al mismo tiempo
–Velocidad en medio real de 144kbps, objetivo 384kbps
–Velocidad en zonas urbanas de 384kbps, objetivo a 512 Kbps
Todos los servicios nuevos y las especificaciones de los sistemas propuestos se regulan en IMT2000, organismo que depende de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT).
CDMA 2000 ya se aplica en México
La mayoría de las redes de tercera generación contemplan trabajar en las mismas bandas de frecuencia que las redes de 2G existentes. El ancho de banda considerado es de 5MHz, con lo cual se logra la compatibilidad con redes ya instaladas y se pueden proporcionar tasas de transmisión de 114 kbps y 384 kbps de forma transparente.
IMT-2000 propuso diversos sistemas, basados en diferentes tecnologías, sin embargo sólo cuatro han quedado como principales contendientes para ser elegidos por los proveedores de la tecnología:
–ULTRA-UMTS (WCDMA)
–CDMA2000
–Enhanced-GSM, que incluye HSCSD, EDGE y GPRS
–UWC-136/EDGE
Hay que señalar que el CDMA tradicional significa acceso múltiple por división de código. “Más que una división de código, es una diferenciación en código, porque precisamente utiliza los códigos para discriminar cada llamada que se cruza en un canal”, comentó Héctor Marín, director de desarrollo de nuevos negocio de Qualcomm en México.
Según el directivo, CDMA 2000 es el primer estándar de comunicación de 3G que ofrece capacidad de voz de 35 canales por sector, la transmisión de datos por paquete se pude dar a 153.6 kbps, hay una versión que se lanzará con capacidad de hasta 307.2 Kbps.
Detalló que, desde el primero de noviembre del año pasado, existen 64 redes comerciales de 3G en 33 países con más de 70 millones de suscriptores. En México ya se emplea la tecnología de 3G que se ofrece por medio de Iusacell, con el estándar CDMA 2000.
La cuarta generación
Las redes 3G se enfocarán a la transferencia de voz y datos con una velocidad máximas de 2Mbps, velocidad que no es suficiente para servicios multimedia en tiempo real. Dichas aplicaciones requieren de velocidades de 10Mbps, nicho en el que se aplicará la cuarta generación (4G).
Asimismo, 4G manejará velocidades de transmisión de similares a las de una LAN, y para lograrlo, necesita manejar anchos de banda de al menos 20MHz.
Sin embargo, el radio de transmisión de 45G es reducido a 200 metros de cobertura, por lo cual no desplazará a 3G, sino que la complementará.
Algunos factores para el auge del desarrollo de las redes de 4G son:
–La utilización de Internet en medios inalámbricos
–Proliferación de dispositivos como asistentes personales y computadoras portátiles
–Disponibilidad de servicios de valor agregado a los usuarios de Internet Móvil
–Interacción y compatibilidad de los diferentes dispositivos portátiles

Redes inalámbricas en transmisión de datos
Pero también existen estándares inalámbricos en el entorno de computación, es necesario definir tres diferentes campos que están en pleno auge:
–PAN. Redes de área personal. Lo que más se usa en redes de área personal es el protocolo Bluetooth. Ofrece comunicación de 10 metros alrededor del dispositivo que integra la tecnología. Podría decirse que la transmisión por infrarrojo fue el antecedente, sin embargo, dicha tecnología enfrentaba las limitantes de distancia y de línea de vista.
En cambio, Bluetooth elimina el problema de línea de vista y amplía el área de comunicación.
La evolución en Bluetooth se constata en aplicaciones de PDA, teléfonos, PC y su sincronización para que los diferentes dispositivos interactúan y se comuniquen.
“El principal problema que ha tenido es de masificación, porque hay gente que no sabe para que utilizar Bluetooth” comentó Felipe González, ingeniero de Aplicaciones para Intel.
–WLAN. Redes de Área Local Inalámbricas. En la industria de cómputo la proliferación de distintas formas de comunicación de datos dio pie a que se buscara un estándar para que los fabricantes hicieran compatibles sus dispositivos entre sí. De tal manera que el IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, por sus siglas en inglés) fue el encargado de dar los lineamientos para los estándares de comunicación inalámbrica de datos. Los estándares son los siguientes:
1. IEEE 802.11. Concebido en 1990 y aprobado siete años después, es la norma principal para la conexión de las distintas WLAN utilizando la banda de frecuencia 2.4 GHz.
El sistema se divide en celdas, cada una de ellas controlada por una estación base o punto de acceso.
2. IEEE 802.11b. Trabaja en la frecuencia 2,4 GHz, ofrece velocidad de 11 Mbps. La interoperabilidad entre los distintos dispositivos ha quedado resuelta gracias a la marca Wi-Fi.
3. IEEE 802.11a. Es una mejora de los anteriores estándares en cuanto a seguridad. Operará en la banda de 5 GHz y brindará velocidades de datos que oscilarán entre 6 y 54 Mbps.
4. IEEE 802.11g. Pendiente de ratificación por parte del IEEE, sin embrago permitirá conseguir transmisiones inalámbricas de alta velocidad a 20 Mbps. En cuanto a la banda de frecuencia, utiliza los 2.5 GHz.
5. HiperLAN2. Mucho menos conocido que las normas IEEE 802, ha sido desarrollado por el Instituto Europeo de Normalización de las Telecomunicaciones (ETSI). Su ventaja reside en que ofrece velocidades de transmisión entre 25 y 54 Mbps, funciona a distancias mayores de 200 metros.
Cabe señalar que los sistemas 802.11 utilizan frecuencias de espectro radioeléctrico correspondiente a las bandas de 2.4 Ghz (802.11b) y de 5.8 Ghz (802.11a). Estas frecuencias son denominadas “no licenciadas”, puesto que no requieren ninguna licencia especial para su operación.
Como la utilización de la tecnología 802.11 es libre, hay que estar concientes de que otros usuarios o empresas podrían estar utilizando esta tecnología en las cercanías del mismo sistema 802.11.
Por lo anterior, los sistemas ofrecen soluciones de seguridad para evitar interferencias y escuchas en las comunicaciones de datos por parte de sistemas ajenos a la red.
–MAN. Redes de Área metropolitana. En la parte de comunicaciones de Intel se desarrollan circuitos integrados para incluir en equipos con la tecnología de redes de área metropolitana, también conocida como Wi-Max.
Ésta funciona en el estándar 802.16a. Entre sus beneficios ofrece una cobertura de hasta 50 kilómetros a la redonda sin línea de vista, acceso a Internet de alta velocidad de hasta 74 Mbps con una sola antena.
En torno a los estándares, el ejecutivo destaca que es necesario revisar las cuestiones de ligislación en cada, porque todos los países tiene diferentes asignaciones y dependen del tipo de permiso para su operación.
Asimismo, comentó: “El transporte de voz en una red de datos es más barato y la convergencia entre comunicación y computación se presenta como una realidad. Lo que se necesita es que todo dispositivo móvil procesa datos y los dispositivos de cómputo cuente con altas características de comunicación”.
Finalmente, la adopción de Wi-Max tardará más, porque se incluyen puntos como la planeación de operadores de telecomunicaciones: “El estándar ya está listo, pero depende de los operadores que se haga una realidad, luego vendrá el proceso de masificación y maduración del protocolo que lleva más tiempo”, concluyó González.