Esto es más importante de lo que parece. En Internet se agotaron las licencias clase B, ¿qué tal si en nuestra empresa existen 257 equipos? Si tenemos una licencia clase C, la cual llega hasta 256, cómo hacer? ¿Qué solución se vislumbra al agotamiento de direcciones IP?

Tenemos sólo una licencia clase C. Bien, podemos por ejemplo hacer uso de la solución anterior J . Otra alternativa es utilizar uno de los servicios que existen en los servicios Internet: asignación dinámica de direcciones IP. Esto consiste en que un servidor asigna a cada estación que se prende una dirección IP "bajo demanda" y la misma es reutilizada por otro equipo coando el anterior es apagado, en cuyo caso la dirección asignada se "libera". Notemos que esto es el llamado "DHCP" de Windows NT, pero otros sistemas poseen opciones similares: el bootp de Unix.

¿Cómo saber de estas posibilidades para problemas similares? Por ejemplo confeccionando búsquedas de "servicios Internet", o revisando los FAQs de administración.

A los planteamientos anteriores no hubo soluciones, también se valía "una pista"...J

Telecomunicaciones no sólo es tecnología IP. Existen otras redes de datos que interactúan con Internet, aunque tienen naturaleza diferenciada. Algunas de ellas:

• Las redes de TV satelital
• Las redes de telefonía básica, celular.
• Las redes de TV por cable.

Por qué son importantes estas otras redes? Por la enorme capacidad de ancho de banda que tienen instalada y el potencial de que las empresas proveedoras de estos servicios además brinden servicios de navegación en Internet a través de su infraestructura. ¿Les parece familiar este planteamiento?

Por la importancia que reviste este proceso de cambio o adecuación y por lo que en el mediano plazo se vislumbra para nuestro mundo corporativo nacional, es que le dedicamos esta semana un capítulo de estudio a la telefonía celular. En esta clase se plantea presentar conceptos básicos a nivel informativo aceptando que así está constituido el sistema, para luego concluir con una actividad interesante que se está debatiendo en el mundo de las telefónicas.

Objetivos Específicos:

• Conocer el modelo de capas de TCP/IP
• Conocer algunos mecanismos de resolución de direcciones IP.
• Asimilar la necesidad de dar una dirección única a cada computador conectado a Internet.
• Conocer las principales características de los servicios accesibles a través de Internet : WWW.
• Analizar y discutir el caso de estudio.

. El sistema de radiotelefonía celular

4.1. Antecedentes

4.2. Conceptos básicos

4.2.1. Célula o celda

4.2.2. "Cluster" o "Racimo"

4.2.3. Cobertura

4.2.4. Capacidad

4.2.5. Reutilización de frecuencias

4.2.6. Señalización

4.2.7. "Hand-over" o "Traspaso"

4.2.8. HLR

4.2.9. VLR

4.2.10. Área de Localización

4.2.11. Registro

4.2.12. "Roaming" o "Itinerancia"

4.3. La red celular al completo

4.3.1. Radio

4.3.2. Conmutación

4.3.3. Transmisión

4.3.4. Operación y Mantenimiento

4.3.5. Explotación

4. El sistema de radiotelefonía celular

En los sistemas de telefonía móvil celular la zona de cobertura deseada se divide en zonas más pequeñas llamadas células, a las que se asigna un cierto número de radiocanales. Hasta ahora, se han descrito una serie de sistemas que podrían englobarse dentro de este epígrafe. No obstante, sólo se considerarán aquí aquellos sistemas que cumplan los siguientes objetivos:

Gran capacidad de abonados.

Calidad telefónica similar al servicio telefónico convencional.

Utilización eficaz del espectro.

Conmutación automática de radiocanales.

Capacidad de expansión.

Gran movilidad.

Poder constituir una red de comunicaciones completa en sí mismos.

4.1. Antecedentes

La radiocomunicación pública requiere técnicas sofisticadas y, por tanto, su evolución ha estado siempre ligada al progreso de la electrónica. La idea de comunicación instantánea independientemente de la distancia es parte de los sueños más antiguos del hombre, y su sueño se hizo realidad tan pronto como se lo permitió la tecnología. La primera utilización de las ondas de radio para comunicarse se efectuó a finales del siglo diecinueve para radiotelegrafía (en 1880, Hertz realiza una demostración práctica de adiocomunicaciones; en 1897, Marconi realiza una transmisión de radio a más de 18 millas de distancia). Desde entonces, la radio se convirtió en una técnica ampliamente utilizada en comunicaciones militares. Las primeras aplicaciones públicas de la radio fueron de difusión (primero sonido, luego imágenes): esto es mucho más sencillo que la radiotelefonía, dado que el terminal móvil es sólo un receptor. El auge real

de los sistemas públicos bidireccionales de radiocomunicaciones móviles tuvo lugar justo después de la segunda guerra mundial, cuando el uso de la modulación de frecuencia y de la tecnología electrónica, como la válvula de vacío, permitieron el desarrollo de un servicio de telefonía a escala real para vehículos. El primer servicio telefónico móvil real nació oficialmente en St. Louis (Missouri, EE.UU.) en 1946. Europa, que se estaba recuperando de la guerra, le siguió algunos años después.

Las primeras redes móviles de telefonía se operaban manualmente; es decir, era necesaria la intervención de un operador para conectar cada llamada a la red fija. Además, los terminales eran muy voluminosos, pesados y caros. El área de servicio estaba limitada a la cobertura de un único emplazamiento de transmisión y recepción (sistemas unicelulares).

Había muy poco espectro de radio disponible para este tipo de servicios, dado que éste se asignaba fundamentalmente a propósitos militares y a radiodifusión, en particular, televisión. En consecuencia, la capacidad de los primeros sistemas era pequeña y la saturación de los mismos fue muy rápida, a pesar del alto coste de los terminales. La calidad del servicio empeoró rápidamente debido a la congestión y la capacidad de procesar llamadas caía algunas veces hasta paralizar la red.

Entre 1950 y 1980 los sistemas evolucionaron hasta automatizarse y los costes disminuyeron gracias a la introducción de los semiconductores. La capacidad se incrementó un poco, aunque aún era demasiado escasa para la demanda existente: la radiotelefonía pública seguía siendo un lujo para unos pocos.

Durante los años ‘70, la integración a gran escala de dispositivos electrónicos y el desarrollo de los microprocesadores abrió las puertas a la implementación de sistemas más complejos. Dado que el área de cobertura de una antena está fundamentalmente limitada por la potencia de transmisión de las estaciones móviles, los sistemas se plantearon con varias estaciones receptoras para una única estación transmisora. Se permitía así la cobertura de un área mayor a costa de una mayor complejidad en la infraestructura. Pero la verdadera revolución se produjo con los sistemas celulares, donde hay numerosos emplazamientos que tanto transmiten como reciben y sus respectivas áreas de cobertura se solapan parcialmente.

En lugar de intentar incrementar la potencia de transmisión, los sistemas celulares se basan en el concepto de reutilización de frecuencias: la misma frecuencia se utiliza en diversos emplazamientos que están suficientemente alejados entre sí, lo que da como resultado una gran ganancia en capacidad. Por contra, el sistema es mucho más complejo, tanto en la parte de la red como en las estaciones móviles, que deben ser capaces de seleccionar una estación entre varias posibilidades. Además, el coste de infraestructura aumenta considerablemente debido a la multiplicidad de emplazamientos.

El concepto celular se introdujo por los laboratorios Bell y se estudió en varios lugares durante los ‘70.

4.2. Conceptos básicos

A continuación se describen los conceptos o definiciones básicas, cuyo concepto debe estar bien claro a la hora de hablar de telefonía celular. En primer lugar, el nombre de telefonía celular proviene de que la zona de cobertura deseada se divide en zonas más pequeñas llamadas células o celdas. Aunque la mayoría de los conceptos que se relatarán a continuación podrían ser aplicables a otros sistemas de radiocomunicaciones, como podría ser la cobertura, por las características de la asignatura se ha preferido particularizar estos conceptos para el caso particular de una red celular.

4.2.1. Célula o celda

Célula es cada una de las unidades básicas de cobertura en que se divide un sistema celular. Cada célula contiene un transmisor - que puede estar en el centro de la célula, si las antenas utilizadas son o utilizan un modelo de radiación omnidireccional, o en un vértice de la misma, si las antenas tienen un diagrama directivo - y transmiten un subconjunto del total de canales disponibles para la red celular a instalar. Cada célula, además de varios canales de tráfico, tendrá uno o más canales de señalización o control para la gestión de los recursos radio y la movilidad de los móviles a ella conectados.

4.2.2. "Cluster" o "Racimo"

Lo forman un conjunto de células. Entre todas, agrupan la práctica totalidad de las frecuencias disponibles por la red celular. Sumando varios racimos es como se alcanza la cobertura final del sistema celular, reutilizándose de esta manera las mismas frecuencias en todos los racimos.

4.2.3. Cobertura

En sentido genérico, se entiende por cobertura la zona desde la cual un terminal móvil puede comunicarse con las estaciones de base y viceversa. Es en el primer parámetro en que se piensa al diseñar una red de comunicaciones móviles: ¿en qué zonas se va a dar servicio a los terminales móviles?

En primer lugar, la cobertura o el alcance radio de una red es la composición del alcance radio de la suma de todas sus estaciones de base. A la hora de planificar una red, desde el punto de vista de la cobertura, el primer dato que se necesita saber es la zona que se desea cubrir, o zona de servicio.

Si se parte de esta única hipótesis, dado un área a cubrir, sería necesario un número de células tal que la suma de las áreas cubiertas por dichas células, a una altura determinada h y transmitiendo a su máxima potencia, fuera igual al área a cubrir.

Ahora bien, debemos tener en cuenta que no basta con realizar el cálculo de potencia en el sentido estación base a móvil; también es necesario que el móvil, en función de su capacidad de transmisión, pueda de llegar hasta la estación de base. Por ello, la cobertura de la red debe planificarse teniendo en cuenta las condiciones de transmisión en las que se encuentra el móvil: es a lo que se denomina realizar un balance de enlace. Actualmente, las redes se diseñan teniendo en cuenta varios tipos de móviles: la máxima cobertura se ofrece para terminales instalados en vehículos, con antena exterior, y también se realizan previsiones para equipos portátiles en el exterior y en interior de vehículos, sin antena externa.

Debido a las características particulares del trayecto radioeléctrico, únicamente puede hablarse de cobertura en sentido estadístico. Esto implica que, las áreas que se representan teóricamente cubiertas, lo están en un determinado porcentaje de ubicaciones y de tiempo. Existen gráficas, obtenidas de medidas empíricas sobre propagación, que muestran las correcciones en atenuación que se deben realizar para calcular correctamente el área de cobertura de un transmisor radio, así como la probabilidad de cobertura asociada a dichas correcciones.

Hasta aquí todo es aplicable a casi cualquier sistema que tenga la radio como medio de transmisión. Lo que diferencia a un sistema celular es que, en zonas de alta densidad de tráfico, es capaz de utilizar más eficientemente que otros sistemas el limitado espectro radioeléctrico que tiene asignado. Esto implica un diseño de red radio denominado "celular", que es lo que le da el nombre al sistema.

El "truco" consiste en dividir el área a cubrir en un número de células suficientemente grande, que permita la reutilización de frecuencias. Estos conceptos serán explicados con más detalle más adelante. Desde el punto de vista de cobertura, lo que esta división en pequeñas células implica es que la cobertura de cada célula va a estar limitada por interferencia; es decir, el diseño se hará de forma tal que las células que utilizan los mismos canales de radio emitan a una potencia suficientemente baja para no interferirse entre si y, a su vez, no interferir a los móviles a los que están dando servicio. En definitiva, el máximo alcance de una célula sólo se podrá conseguir en lugares de poca densidad de tráfico, que no son los más adecuados para este tipo de sistemas.

4.2.4. Capacidad

Es la cantidad de tráfico que puede soportar este tipo de sistemas. El diseño de una red celular está pensado para soportar, gracias a la compartición de canales y a la división celular, una gran capacidad de tráfico.

Al ser un sistema de concentración de canales, la capacidad por cada bloque de canales se calcula mediante la aplicación de la fórmula de Erlang B, es decir, como un sistema de llamadas perdidas (sin colas).

La capacidad que aporta este tipo de sistemas es función del número de canales utilizado, o ancho de banda disponible, del tamaño de las células y de la configuración en racimos o "clusters". La capacidad será mayor cuanto mayor ancho de banda se disponga, cuanto menor sea la célula y cuantas menos células sean necesarias por "cluster". Este último parámetro estará fuertemente ligado a la relación de interferencia co-canal que el sistema sea capaz de soportar.

Respecto al tamaño de la célula, este estará limitado por la capacidad del protocolo de gestión de la movilidad y por la velocidad a la que se desplacen los móviles en la zona de servicio.

El diseño de la capacidad de los sistemas se realiza por zonas, tomando cada estación de base independientemente, suponiendo el caso de tráfico más desfavorable; es decir, el tráfico en la hora cargada.

4.2.5. Reutilización de frecuencias

Esta es la técnica que permite diferenciar a los sistemas de concentración de canales frente al resto. Se trata de tomar todo el grupo de frecuencias asignado a la red y, dividiendo el grupo en varios subgrupos - células - y ordenándolo según una estructura celular - racimo - se pueden construir grandes redes con las mismas frecuencias sin que estas interfieran entre sí.

4.2.6. Señalización

Por señalización se entiende toda comunicación dedicada a gestionar los recursos del sistema para permitir la comunicación. Al hablar de comunicaciones celulares, se va a tratar de forma diferente la señalización asociada a la transmisión de radio y la relativa a la propia estructura de red. Como se verá más adelante, ambos "tipos" de señalización sirven a los mismos propósitos, y sólo se diferencian por el tipo de entidades a las que ponen en comunicación.

Funcionalmente, se podría distinguir entre:

señalización destinada a la gestión de los recursos de radio;

señalización destinada a la gestión de la movilidad; y,

señalización destinada al establecimiento de la comunicación, que, además, puede ser común con otros sistemas

de comunicación y, en particular, debe ser compatible con las redes fijas a las que las redes celulares se

conectan.

4.2.7. "Hand-over" o "Traspaso"

Es como se denomina al proceso de pasar una comunicación de un mismo móvil de un canal a otro. Es lo que diferencia

a un sistema celular de otro tipo de sistemas de radiocomunicaciones de concentración de enlaces. En función de la

relación entre los canales origen y destino de la comunicación, los handover pueden clasificarse en:

handover intercelular, si el canal destino se encuentra sobre otra frecuencia distinta a la del origen, pero en la misma célula;

handover interBSC, cuando hay cambio de célula pero ambas células se encuentran dentro del mismo sistema

controlador de estaciones base;

handover interMSC, cuando hay cambio de célula y de controlador de estaciones base (BSC), pero ambos BSC

dependen de la misma central de conmutación móvil (MSC); y, finalmente,

handover entre MSCs, cuando hay cambio de célula y ambas células dependen de MSCs distintas.

4.2.8. HLR

Son las siglas de "Home Location Register" o base de datos donde se contiene toda la información del usuario pertinente para la provisión del servicio de telefonía móvil. Los sistemas de altas y bajas de los operadores actuarán contra esta base de datos para actualizar las características del servicio de cada cliente. También hay en el HLR información actualizada sobre la situación actual de sus móviles.

4.2.9. VLR

Corresponde a las siglas "Visitor Location Register" o base de datos donde se contiene toda la información del usuario necesaria para la provisión de los servicios durante la utilización de los mismos. El VLR tiene una copia de parte de los datos del HLR, referidos a aquellos clientes que se han registrado en la zona controlada por dicho VLR.

4.2.10. Área de Localización

Está formada por un conjunto de células, y determina el área donde se encuentra el móvil y las células a través de las cuales se emitirá un mensaje de búsqueda para este móvil, en caso de llamadas entrantes al mismo.

4.2.11. Registro

Es el proceso mediante el cual un móvil comunica a la red que está disponible para realizar y recibir llamadas. La red, por su parte, llevará a cabo una serie de intercambios de información con sus bases de datos antes de permitir o "registrar" al móvil. Gracias a este registro, la red sabrá en cada momento dónde localizar dicho móvil en caso de llegarle una llamada entrante.

4.2.12. "Roaming" o "Itinerancia"

Es la capacidad que ofrece una red móvil para poder registrarse en cualquier VLR de la red. Actualmente, este concepto está comúnmente asociado al registro de un móvil en una red distinta de la propia.

4.3. La red celular al completo

Bajo este epígrafe se trata de describir, de manera genérica, los diferentes subsistemas de que consta cualquier red celular, teniendo en cuenta sus características básicas.

4.3.1. Radio

El subsistema de radio, o la radio, es el que realiza el enlace entre los terminales móviles y las redes terrenas. El diseño de esta red es tremendamente importante en la configuración de una red celular, y gran parte del éxito o fracaso de la calidad de una red pasa por la planificación adecuada de este subsistema.

4.3.2. Conmutación

La conmutación o estructura de red es el subsistema encargado de llevar las comunicaciones por tierra desde la estación base a la que se conecta el móvil hasta su conexión con la red destino de la llamada (generalmente la red fija) o hacia otra estación base a la que se encuentra conectado otro móvil. Se incluyen dentro de los sistemas de red todas aquellas bases de datos que apoyan a las distintas funciones del sistema.

4.3.3. Transmisión

Es la estructura de enlaces que soporta las comunicaciones entre los diversos elementos de red. Es un elemento importante en la planificación, dado que implica grandes costes de explotación, y al que no se presta la debida importancia por ser poco "llamativo" cuando se explican las funcionalidades y capacidades de una red celular. Este subsistema es común a cualquier red de telecomunicación.

4.3.4. Operación y Mantenimiento

Otro de los subsistemas importantes en una red celular es el subsistema de operación y mantenimiento. Suele quedar fuera de todos los planes de estudio, dado que el funcionamiento teórico de la red no necesita de este subsistema. No obstante, no sería posible mantener en un correcto funcionamiento una red de telecomunicaciones sin un sistema de operación y mantenimiento que permita detectar y corregir o, al menos, ayudar a corregir los posibles fallos que se producen a diario en cualquier red.

4.3.5. Explotación

Al igual que el anterior, el subsistema de explotación no suele aparecer en los libros de texto. Es más, los fabricantes de equipos de red sólo dotan a estos de un interfaz hacia el subsistema de explotación, que debe ser comprado o, en el mejor de los casos, desarrollado a medida para el operador.

¿Es posible tener telefonía celular sin cargos para el suscriptor? Es decir, que yo tenga una línea CeluUNE (nuestra empresa operadora de celular UNE) y que tenga tantos minutos libres al mes y si no me excedo de la cuota no me cobran.

Lo interesante del asunto es que sí es posible, ahora toca a cada uno de ustedes proponer (via e-mail a la cuenta de reenvío del curso) algunas reglas de operación, principalmente de dónde va a salir el financiamiento. Para estas propuestas podemos hacer uso de los conceptos arriba enumerados, o de algunos de ellos, y estudiar cómo puede mantenerse la prestación de esa función, o de todo el servicio en general.

Asignaciones

Repositorio de los archivos que contienen las definiciones de Internet.

Tutorial HTML de la Universidad de California en Berkeley.

Transmission Control Protocol/Internet Protocol, Internet tutorial, Internet, protocol suite, Internet services, Request for Comments, Internet Services.

Topology, network adminisration, ethernet, cheapernet, network operating systems, local area networks, intranet, extranet, scalable networks, bandwidth channel capacity, transfer rate.