De la Telefonía Precelular a la Sexta Generación.

Las redes celulares se han vuelto esenciales para la transferencia de datos de alto rendimiento necesaria para respaldar no solo la comunicación y el entretenimiento, sino también la actividad comercial e industrial. En este artículo, revisamos las tecnologías celulares clave de uso generalizado y brindamos los mejores consejos sobre cómo puede mejorar la señal de datos celulares y el rendimiento de la red celular.

Una visión general de las generaciones de tecnología de redes celulares.

¿Qué es la telefonía móvil 0G?

La telefonía precelular ahora lleva la designación de generación cero. También se conoce como el Sistema de Radio Teléfono Móvil y es esencialmente la primera forma de telefonía inalámbrica que formó parte de las redes telefónicas públicas conmutadas completas con números de teléfono individuales. Por lo general, los radioteléfonos móviles se instalaban en los vehículos y se conectaban a través de los primeros servicios comerciales de telefonía móvil proporcionados por empresas como Motorola y Bell.

¿Qué es el celular 1G?

1G significa primera generación y denota la primera generación de tecnología celular móvil. 1G difiere de todas las formas posteriores de tecnología de comunicaciones celulares porque es un sistema celular analógico en lugar de digital. Lanzada por primera vez en Japón en la década de 1980, esta tecnología de comunicación de voz utiliza modulación analógica. Esto implica tomar una señal de audio de baja frecuencia y transferirla a través de una señal portadora de frecuencia más alta (más de 150 MHz) para que pueda viajar distancias más largas. Estos primeros sistemas celulares consistían típicamente en:

1. Una red de emplazamientos celulares, que cubren el área de servicio de la red y tienen comunicación inalámbrica directa con teléfonos móviles en red dentro de su territorio.
2. Un Centro de Conmutación Móvil (MSC) que realiza el trabajo de enrutar correctamente las llamadas de voz a otro teléfono móvil o a un teléfono fijo a través de la red telefónica pública conmutada.
3. Teléfonos móviles (radios).

La tecnología celular 1G se ha descontinuado permanentemente, excepto en algunas regiones aisladas de Asia central. A pesar de su utilidad inicial, las desventajas notables incluían su falta de seguridad, capacidad limitada de usuario, poca duración de la batería y teléfonos grandes y difíciles de manejar. El estándar de comunicaciones 1G conocido como Sistema Avanzado de Telefonía Móvil (AMPS) fue reemplazado por 2G en una década.

¿Qué es 2G?

Las redes celulares de segunda generación se introdujeron en la década de 1990 y aprovechan los medios digitales de modulación y cifrado de datos para transferir llamadas de voz y paquetes de datos. Los datos se transfieren digitalmente utilizando la técnica de modulación por desplazamiento de frecuencia, en la que se utiliza la alternancia rápida entre dos frecuencias para enviar paquetes de datos codificados en binario (0s y 1s). El cambio a la conectividad digital con la red de torres de radio celular mejoró la eficiencia de uso del espectro radioeléctrico, con más teléfonos capaces de utilizar simultáneamente cada banda de frecuencia,  y la expansión de los servicios de datos para incluir inicialmente SMS y MMS. Las redes de segunda generación operan en gran medida bajo el Estándar Global para Comunicaciones Móviles (GSM) y utilizan dos tecnologías notables para velocidades de datos de hasta 384 k/bits por segundo:

• El Servicio General de Radio por Paquetes o GPRS es un estándar '2.5G' que dirige la transferencia de paquetes de datos, lo que no solo facilita las comunicaciones multimedia y la conectividad en redes celulares, sino también la transferencia bidireccional de datos con redes externas como Internet. Su velocidad de datos es de 40 kbit/seg. GPRS ha permitido a los operadores de redes celulares proporcionar acceso a Internet, mensajería instantánea y mensajería multimedia. GPRS se basa en varios protocolos para lograr esto, incluidos el Protocolo de Internet (IP), el Protocolo de aplicaciones inalámbricas (WAP), los protocolos Punto a Punto y Punto a Multipunto que admiten llamadas grupales.
• Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE) es una extensión alternativa de GSM (a veces denominada '2.75G') que proporciona mayores velocidades de datos para redes 2G. Aunque se lanzó en 2003, es compatible con versiones anteriores y permite aumentar las velocidades de datos para la tecnología 2G de más de 350 k/bits por segundo.

¿Qué es el 3G?

La tecnología celular de tercera generación, también conocida como 3G, se basa en el avance de las redes 2.5G para admitir un mayor rendimiento y velocidades de transferencia de datos. Esto permite a los operadores de redes 3G ofrecer una gama más amplia de servicios, entre los que se incluyen:

• Acceso a Internet móvil
• Voz sobre protocolo de Internet
• Videollamadas
• Televisión móvil

El 3G también ofrece una mayor solidez de seguridad en comparación con las generaciones anteriores con la autenticación de los equipos de los usuarios y la protección de las comunicaciones de extremo a extremo. Los servicios se prestan a través de porciones asignadas del espectro radioeléctrico entre 400 MHz y 3 GHz. Las normas que sustentan la conectividad celular 3G, las especificaciones de las Telecomunicaciones Móviles Internacionales-2000 (IMT-2000), fueron concebidas por la Unión Internacional de Telecomunicaciones y publicadas por la Unión Internacional de Telecomunicaciones y alcanzaron velocidades de transferencia de datos de 144 kbit/s como mínimo. Las velocidades binarias de Mbit/seg pronto se alcanzaron en versiones posteriores. Su primer lanzamiento fue en Japón en 2001.

El 3G está respaldado por las siguientes tecnologías notables:

• EDGE: La extensión EDGE, lanzada con redes de segunda generación, ya cumplía con las especificaciones 3G.
• El Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles (UMTS) se basa en el estándar GSM y especifica todos los aspectos de las redes celulares, incluida la red de acceso por radio, la funcionalidad de la red central y la autenticación del usuario mediante tarjeta SIM. Es capaz de soportar velocidades de transferencia de datos de hasta 42 Mbit/seg
• El acceso múltiple por división de código de banda ancha  (W-CDMA) es un método de acceso al canal que permite la transferencia de datos de acceso múltiple de voz, texto, MMS y transmisión de video a través de un solo canal utilizando múltiples transmisores.

¿Qué es el 4G?

4G significa cuarta generación y es una tecnología de red celular de banda ancha que ha superado en gran medida a 3G con capacidades ampliadas en telefonía móvil y acceso a Internet, como se describe en la norma de la UIT.

• Uso de la conmutación de paquetes basada en IP en toda la red
• Uso de ancho de banda escalable entre 20 y 40 MHz y capacidad de respuesta para más usuarios dentro de cada celda.
• Velocidades de datos de 100 Mbit/s si un usuario de la red se está moviendo y de hasta 1 Gbit/s si está estacionario
• Roaming sin interrupciones a través de redes y territorios geográficos en todo el mundo.

El 4G depende de varias innovaciones de redes de capa física que admiten el gran aumento de las velocidades y el rendimiento que se ofrece, como el MIMO multiantena, las técnicas de modulación como la multiplexación por división de frecuencia ortogonal (para codificar los datos transmitidos en múltiples frecuencias portadoras) y los códigos de corrección de errores, para minimizar el ruido, las interferencias y las interrupciones durante la transmisión de la señal.

LTE frente a 4G

La evolución a largo plazo (LTE por sus siglas en inglés) es una tecnología contemporánea a la 4G, pero no cumple los requisitos de la norma IMT Avanzada en algunas áreas. LTE ofrece velocidades máximas de descarga de 100 Mbits/seg y depende de conjuntos de antenas MIMO para una conectividad óptima. LTE-advanced es una norma mejorada que pretende superar la norma IMT Avanzada modificando las redes LTE para utilizar porciones adicionales del espectro y aprovechar la multiplexación para mejorar la calidad de funcionamiento y la velocidad.

¿Qué es el 5G?

A finales de 2018 se introdujo 5G New Radio (5GNR), la quinta generación de tecnología de redes celulares. La última generación de comunicación celular revisa las 4 generaciones anteriores y utiliza la red celular como un proveedor de servicios de Internet maduro capaz no solo de servir telefonía y conectividad de banda ancha, sino también de soportar infraestructura y aplicaciones industriales como Internet de las cosas,  redes M2M y C-V2C. Los estándares de redes para 5G son creados por el proyecto de asociación de tercera generación (3GPP) con una contribución de la UIT. La conectividad 5G se realiza a través de la comunicación por radio con antenas celulares locales y se espera que ofrezca velocidades de descarga de 10 Gbit/seg una vez que se alcance por completo. Se logra una mayor capacidad y ancho de banda utilizando una mayor parte del espectro de radiofrecuencia con bandas de frecuencia muy dentro del rango de gigahercios. El uso de frecuencias más altas, que generalmente tienen un alcance y una penetración más bajos, requiere una mayor densidad y variedad de celdas, que pueden operar a frecuencias altas, medias y bajas, dependiendo de la capacidad y las velocidades más rápidas que se pueden alcanzar en bandas de frecuencia específicas. La implementación completa de la conectividad 5G, tal y como se especifica, requerirá una nueva clase de dispositivos compatibles.

¿Qué es el 6G?

La sexta generación de tecnología de redes celulares reemplazará a 5G, que actualmente apenas está comenzando su despliegue global. Programado para aparecer en algún momento de la década de 2030, se espera que ofrezca velocidades mucho mayores, frecuencias de varios gigahercios y capacidad de red con una latencia aún más baja. Una reducción drástica en el tamaño de la celda con una red de antenas MIMO más compleja y nuevas técnicas de modulación se postulan como medios clave que se utilizarán para respaldar una futura red 6G. Estados Unidos, Corea del Sur, China y Finlandia se destacan actualmente por sus esfuerzos para diseñar estándares de redes de sexta generación adoptados a nivel mundial.