Tecnologías de Redes de Comunicación: Conectividad Fija y Móvil

Red Digital de Servicios Integrados (RDSI)

La RDSI (Red Digital de Servicios Integrados) se compone de tres canales: dos para transferir información (voz y/o datos) y un tercer canal para señalización. Esta señalización es información que sirve para controlar el envío y recepción de los datos a través de los otros dos canales. Los canales de información poseen una velocidad de 64 Kbps, mientras que el canal de señalización tiene una tasa de transferencia de 16 Kbps (en la configuración de acceso básico). La RDSI también puede comprender 30 canales de información para accesos primarios.

Tecnología ADSL y sus Evoluciones

Características del Sistema ADSL

El sistema ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) presenta las siguientes características:

Longitud máxima del bucle de abonado: 5,5 km.
Velocidad máxima de transferencia en sentido descendente (red a usuario): 8 Mbps. Esta velocidad se alcanza hasta distancias máximas de aproximadamente 2 km en el bucle de abonado. A partir de esa distancia, la velocidad de transferencia es inversamente proporcional a la longitud del enlace.
Velocidad máxima de transferencia en sentido ascendente (usuario a red): 0,9 Mbps.

El ancho de banda que se utiliza para transmisión es de 1,1 MHz, repartido en tres bandas claramente diferenciadas:

Una banda hasta 4 KHz para transmitir la voz telefónica.
Entre 25 y 150 KHz para transferencia de datos en sentido ascendente.
El resto, hasta 1,1 MHz, para transmisión de datos en sentido descendente.

Para la transferencia de datos, se utiliza una multiplexación por división en frecuencia, con múltiples portadoras, cada una de las cuales está modulada utilizando una técnica específica.

Componentes Clave en ADSL

ATU-R (ADSL Terminal Unit-Remote): Ubicado en el hogar del usuario o abonado del servicio, es el encargado de interconectar el equipo informático del usuario a la línea de abonado.
Splitter: Su función es separar la voz de los datos. Está constituido básicamente por dos filtros: uno paso bajo que deja pasar la señal de voz al teléfono, y otro paso banda, que deja pasar la banda de frecuencias en la que se encuentran los datos que se envían y proceden del ordenador del usuario.
ATU-C (ADSL Terminal Unit-Control): Presenta características diferentes al ATU-R dispuesto en el lado del usuario debido a la asimetría de la transferencia de información.

ADSL2 y ADSL2+

ADSL2 mejora la velocidad de transferencia de información utilizando el mismo ancho de banda que su predecesora ADSL. Los valores máximos de estas velocidades para ADSL2 son de 12 Mbps en sentido descendente y 1 Mbps en sentido ascendente.

En cuanto a la tecnología ADSL2+, se caracteriza porque utiliza el doble de espectro sobre el cable de cobre del bucle de abonado, esto es, 2,2 MHz, distribuidos de la siguiente manera:

De 0 a 4 KHz para el canal de voz.
De 25 a 500 KHz para el canal de subida de datos.
De 550 KHz a 2,2 MHz para el canal de bajada de datos.

Instalación de Módem-Router ADSL

Para la instalación de un módem-router ADSL, se suelen incluir los siguientes elementos:

Módem-router con fuente de alimentación externa.
Tarjeta de red Ethernet con conexión 10/100 mediante conector RJ-45. Esta tarjeta se instalará en el PC que se desee utilizar para la conexión a Internet.
Una serie de microfiltros, elementos que deben conectarse entre cualquier terminal telefónico y la toma de teléfono. La función de estos dispositivos es similar a la explicada para los splitters.
Clavija extensora, que permite conectar dos equipos a una toma o roseta telefónica.
Un conjunto de cables.
CD-ROM de instalación.

El caso más general es el de direccionamiento dinámico, por el cual el operador de telefonía proporcionará, cada vez que el usuario se conecte a Internet, los parámetros necesarios para poder establecer y mantener dicha conexión, y que identificarán al equipo como máquina conectada a la red (dirección IP). Estando habilitado el direccionamiento dinámico, es necesario instalar una aplicación, denominada cliente WinPoet (PPPoE), que permitirá realizar la conexión a Internet.

Telefonía Móvil: Evolución y Sistemas

TACS 900

En España, el sistema analógico que se implantó era el TACS 900, que operaba en la banda de 900 MHz. La transmisión se realizaba con una multiplexación en frecuencia (MDF). La operadora que lo introdujo fue Telefónica, bajo el nombre de Moviline. El sistema llegó a ofrecer cobertura a, prácticamente, la totalidad del territorio nacional. Los servicios que ofrecía eran prácticamente los mismos que los de la telefonía fija.

GSM (Global System for Mobile Communications)

El sistema GSM (Global System for Mobile Communications) surgió para dar servicio a la creciente demanda de usuarios, haciendo un uso eficiente del espectro radioeléctrico. Sus características principales incluyen:

Compatibilidad en todos los países europeos: Posibilita la utilización de la red desde cualquier parte. Este servicio se denomina roaming y da la posibilidad de realizar y recibir llamadas desde una localización distinta de la habitual.
Mejora de la calidad del servicio: Respecto a los sistemas anteriores, incluyendo mayor seguridad en las comunicaciones.
Posibilidad de conectar: Tanto con la RTB (Red de Telefonía Básica) como con la RDSI.
Coste asequible: Ofrecer tanto el servicio como los terminales a un coste asequible para la gran mayoría de las personas.
Número de teléfono único: Ofrecer un número de teléfono único al abonado.
Mayor seguridad en los terminales: Con la inclusión de un número de identificación personal (PIN) para acceder al sistema y la posibilidad, ante robo, de bloquear tanto las tarjetas como los terminales.
Servicio de mensajes cortos (SMS o Short Message Service): Consiste en la posibilidad de enviar y recibir mensajes alfanuméricos de 160 caracteres como máximo.
Buzón de voz: Ofrece un servicio de contestador automático.
Desviaciones y restricciones de llamadas.

Especificaciones Técnicas de GSM

El sistema GSM opera en la banda de 900 MHz. En dicha banda, las portadoras se encuentran separadas entre sí 200 KHz, y dentro de cada portadora se realiza una multiplexación por división en el tiempo con el fin de que se pueda utilizar la misma frecuencia para transmitir varias conversaciones a la vez. Existen dos subbandas:

Una destinada a la transmisión desde el terminal móvil a la estación base (canal ascendente), determinada en el margen de 890 a 915 MHz.
Otra para la transmisión en sentido contrario, de la estación base al terminal móvil (canal descendente), situada en las frecuencias de 935 a 960 MHz.

Cuando la banda de 900 MHz comenzó a saturarse, se incluyó en la especificación la utilización de la banda de 1800 MHz. En dicha banda, las frecuencias utilizadas para el canal ascendente están en el margen de 1710 a 1785 MHz y el canal descendente se sitúa en una frecuencia de entre 1805 y 1880 MHz. La separación entre ambos canales es de 95 MHz.

Para evitar la saturación, al igual que sucede en la telefonía fija, se utiliza multiplexación temporal, también llamada TDMA (Acceso Múltiple por División en el Tiempo), aunque en este caso combinada con una multiplexación en frecuencia o FDMA (Acceso Múltiple por División en Frecuencia), donde se divide la banda en distintas portadoras.

Sistemas Celulares en GSM

El GSM es, ante todo, un sistema celular. Los sistemas celulares consisten en dividir el área en la que se desea dar servicio en células o celdas de un tamaño concreto. Todas las células que utilizan las mismas frecuencias se denominan cocélulas. En un área completa existirán varias cocélulas. Para poder utilizar las mismas frecuencias sin peligro de interferencias, se utilizan patrones de repetición de las células. Dichos patrones se llaman clústeres. Los clústeres más comunes están formados por 4, 7 o 12 células. Si el número de células por clúster es menor, existen más canales disponibles por célula y, por tanto, cada célula será capaz de cursar más tráfico.

Funcionamiento del Sistema GSM

El sistema GSM involucra varios componentes y procesos:

Estaciones móviles (MS o Mobile Station): Los equipos móviles de usuario, ya sean teléfonos, PDA o cualquier otro dispositivo móvil.
Centrales de la red de telefonía pública conmutada.
Subsistema de Operaciones y Mantenimiento (OSS u Operation and Service Subsystem): Realiza la gestión de toda la red, tanto de abonado, como de averías y control de tráfico. El elemento central de este subsistema es el OMC.

El móvil debe estar permanentemente localizado, por lo que es el responsable de informar a su central de conmutación de móviles cuando sale de su área de servicio. En el momento en que una estación móvil detecta que ha salido fuera del área de servicio de una central de conmutación de móviles, se identifica como visitante en la nueva central, la cual se comunica con la antigua para indicarle la presencia de la estación móvil en su área de servicio.

Transmisión de Datos en GSM

El GSM permite la conexión a Internet a través de la tecnología WAP (Wireless Application Protocol). La máxima velocidad para datos que permite el sistema es de 9.600 bps y se efectúa una tarificación por tiempo de conexión. Con la tecnología HSCSD (High Speed Circuit Switched Data o Conmutación de Circuitos de Datos de Alta Velocidad), que funciona sobre la red GSM mejorando la transmisión de datos en esta, se llega hasta 14,4 Kbps.

Nuevas Generaciones de Móviles

La evolución de la telefonía móvil ha dado lugar a nuevas generaciones:

GPRS (Servicio General de Paquetes por Radio o General Packet Radio Service): Popularmente conocido como 2.5G por ser una tecnología intermedia entre la segunda y la tercera generación de móviles. GPRS es un servicio de acceso a Internet a través de dispositivos móviles que funciona sobre GSM.
EDGE (Enhanced Data for Global Evolution): Apareció como un avance del GPRS, modificando el tipo de modulación y codificación, permitiendo la transmisión de voz y de datos tanto por conmutación de circuitos como de paquetes. Las velocidades alcanzadas con esta tecnología llegan hasta los 384 Kbps.
UMTS (Sistema Móvil Universal de Telecomunicaciones o Universal Mobile Telecommunications System): Es el sistema europeo de tercera generación de telefonía móvil. Con esta tecnología se pretende alcanzar unas velocidades máximas de 2 Mbps.

UMTS posibilita una amplia gama de servicios de valor añadido, incluyendo:

Transmisión de voz e imagen (videoconferencia).
Descarga de imágenes, música y juegos.
Difusión de radio y televisión.
Mensajería multimedia, así como la posibilidad de acceder al correo electrónico.
Posibilidad de realizar transacciones electrónicas.
Telecompra de billetes, estancias en hoteles, etcétera.

Un concepto relevante en estas tecnologías es CDMA (Code Division Multiple Access), según la cual todas las comunicaciones utilizan la misma frecuencia durante todo el tiempo, pero cada una utiliza un código distinto para diferenciarse.

Componentes del Terminal Móvil

Un terminal móvil se compone de los siguientes elementos principales:

Transmisor: Es el encargado de convertir la señal de voz en ondas electromagnéticas.
Receptor: Es el encargado de convertir la señal electromagnética entregada por la antena a una señal acústica.
Antena: La antena es la misma para emisión que para recepción.
Circuito de control: Encargado de coordinar la elaboración de la señal y de la comunicación.
Batería: Antiguamente eran de NiMH (Níquel Metal-Hidruro), pero ahora prácticamente la totalidad son de Li-ion (ión de Litio), lo que aporta mayor capacidad y duración.

La Tarjeta SIM

La tarjeta SIM (Subscriber Identity Module) no es sino una medida de seguridad. Se trata de una tarjeta de pequeño tamaño que se introduce en el teléfono y sirve para identificar al usuario que pretende efectuar o recibir llamadas. Contiene:

Datos del usuario, como la clave de autenticación en el sistema o la de acceso para realizar llamadas.
Datos de la red, como la identidad del área de localización o de las redes a las que no tiene acceso.
Datos relacionados con el servicio.

Conceptos Básicos de Telecomunicaciones

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line): Siglas de Línea Digital de Abonado Asimétrico, que es un sistema de conexión a Internet y transferencia de datos a través de la red telefónica de banda ancha.
Bucle de abonado: Conexión entre el abonado a un servicio de telefonía y la central local.
Centrales de conmutación o centrales telefónicas: Cada una de las centrales existentes en la red telefónica y que constituyen los nodos de la red.
Conmutación: Función básica de las centrales o nodos de la red telefónica. Consiste en interconectar una entrada con una salida de los nodos de la red para conseguir que dos usuarios se comuniquen entre sí a través de la conexión establecida.
DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications): Se caracteriza por transmitir la señal telefónica entre un terminal base y un terminal móvil inalámbrico mediante ondas de radio de frecuencia comprendida entre 1,88 y 1,9 GHz.
GSM (Global System for Mobile Communication): Sistema europeo de telefonía móvil de segunda generación.
GPRS (General Packet Radio Service): Tecnología de transmisión de datos que proporciona acceso a Internet a través de dispositivos móviles haciendo uso de la red GSM.
MIC o PCM (Modulación por Impulsos Codificados o Pulse Code Code Modulation): Técnica que se aplica en la conversión de la señal telefónica de la voz a formato digital. Consiste en codificar la señal de voz tomando 8.000 muestras por segundo y cada una de ellas con 8 bits, lo que supone una tasa de transferencia de 64 Kbps.
Marcación telefónica multifrecuencia: Consiste en codificar cada cifra del número del receptor con una señal compuesta por dos tonos de frecuencia.
RDSI (Red Digital de Servicios Integrados): Sistema de transmisión de voz y datos totalmente digital de extremo a extremo.
RTB (Red de Telefonía Básica): Es el nombre actual que recibe la red telefónica en la que tanto la transmisión de la voz como de los datos se efectúa de forma analógica en el bucle de abonado, convirtiéndose a digital para la transmisión entre centrales.
Tarjeta SIM (Subscriber Identity Module): Tarjeta de pequeñas dimensiones que se introduce en el teléfono móvil y que sirve para identificar al usuario que pretende efectuar o recibir llamadas.
UMTS (Universal Mobile Telecommunications System): Sistema europeo de tercera generación de telefonía móvil. Es un sistema que se encuentra en proceso de implantación y que permitirá unas velocidades máximas de transmisión de datos de 2 Mbps, lo que posibilitará la oferta de multitud de servicios de valor añadido.