Telefonia celular 4g

Universidad de Santiago de Chile Departamento de Ingeniería Eléctrica Postítulo en Telecomunicaciones y Redes

“4G, Estado del Arte”

Carlos Manosalva Uhart Santiago - 2010

“4G, Estado del Arte”. Módulo Comunicaciones Digitales, Postítulo en Telecomunicaciones y Redes, USACH, 2010.

Índice Pág. 1. Introducción y Objetivos 2. Los orígenes (0G) 2.1 Primera Generación (1G) 2.2 SegundaGeneración (2G) 2.3 Tercera Generación (3G) 3. Cuarta Generación (4G) 3.1 Introducción 3.2 Requisitos para 4G 3.2.1 Acceso de banda ancha móvil y eficiencia de ancho de banda 3.2.2 Alta capacidad de red 3.2.3 Conectividad y roaming a través de redes heterogéneas 3.2.4 Alta calidad de servicio 3.3 Desarrollo y estado de las normas 3.3.1 WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) 3.3.2LTE (Long Term Evolution) 3.4 Especificaciones técnicas 3.4.1 Downlink 3.4.2 Uplink 3.4.3 Técnicas de Acceso 3.4.3.1 OFDMA 3.4.3.2 SC-FDMA 3.5 Arquitectura de red LTE 3.5.1 Arquitectura básica del sistema 3.5.1.1 User Equipment (UE) 3.5.1.2 E-UTRAN Nodo B (eNodeB) 3.5.1.3 Mobility Management Entity (MME) 3.5.1.4 Serving Gateways (S-GW) 3.5.1.5 PDN Gateway (PDN-GW) 3.5.1.6 Policy and ChargingResource Function (PCRF) 3 3 3 4 4 5 5 6 6 6 6 6 6 7 7 8 8 9 9 9 10 11 12 12 13 13 13 14 15 1

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3.5.1.7 Home Subscription Server (HSS) 3.5.2 Soporte QoS IP 4. El Futuro: 5G, 6G y 7G 4.1 Quinta Generación (5G) 4.2 Sexta Generación (6G) 4.3 Séptima Generación (7G) 5. Conclusiones 6.Referencias 7. Anexos 7.1 ITU, International Telecommunication Union 7.2 WWRF, Wireless World Research Forum 7.3 IEEE, Institute of Electrical an Electronic Engineer 7.4 3GPP, 3rd Generation Partnership Project 7.5 3GPP2, 3rd Generation Partnership Project 2 7.6 WIMAX Forum

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“4G, Estado del Arte”. Módulo Comunicaciones Digitales, Postítulo enTelecomunicaciones y Redes, USACH, 2010.

1. Introducción y objetivos El presente trabajo tiene como objetivo establecer el estado del arte de las comunicaciones móviles de cuarta generación (4G). Para comenzar, necesariamente se expone una breve mirada a la evolución de las tecnologías móviles hasta nuestros días (0G, 1G, 2G, y 3G). A continuación, y como tema principal el trabajo se enfoca en losconceptos que definen 4G, sus requerimientos normativos, métodos de acceso, y la presentación de la arquitectura LTE (Long Term Evolution). Sólo se considera una mirada superficial a la tecnología WIMAX ya que esta es desarrollada en un nuevo trabajo del programa. Por último, se plantea un pequeño desarrollo de los escenarios futuros de las comunicaciones móviles durante los próximos años (5G, 6Gy 7G).

2. Los orígenes (0G) Los orígenes de la telefonía móvil se remontan a los inicios de la Segunda Guerra Mundial, durante esos años, Motorola creó un equipo llamado Handie Talkie H12-16, que permitía el contacto con las tropas vía ondas de radio cuya banda de frecuencias en ese tiempo no superaban los 60 MHz. Ya a principios de los 70’s en Estados Unidos, Martín Cooper, también deMotorola, fue el pionero en introducir el primer teléfono móvil, conocido como Dyna-Trac, en 1973, razón por la cual es considerado como "El padre de la telefonía celular”. Pero no fue hasta 1979 cuando aparecieron los primeros sistemas comerciales en Tokio, Japón, por la compañía NTT (Nippon Telegraph and Telephone Corporation) [1]. Recién en 1982 la FCC de Estados Unidos aprobó el lanzamiento delprimer sistema móvil comercial por parte de la empresa Ameritech. Para separar una etapa de la otra, la telefonía celular se ha caracterizado por contar con diferentes generaciones. A continuación, se describe cada una de ellas.

2.1 Primera Generación (1G) La Primera Generación de comunicaciones móviles esta basada en FDMA (Frequency Division Multiple Access) y se caracteriza por se analógica y...