Las comunicaciones móviles

Las comunicaciones móviles
Inicio y desarrollo de la telefonía móvil
Tecnologías móviles 3G y 3,5G
Telefonía y datos por satélite
Sistemas de posicionamiento global y SIG
Redes móviles: Bluetooth, WiFi y WiMAX
Inicio y desarrollo de la telefonía móvil
La primera generación de telefonía móvil (1G) tuvo un precedente en ciertos servicios de radiotelefonía
para automóviles desarrollados en la década de 1970 y que tuvieron una escasísima repercusión debido a
su alto coste.
La popularización de la telefonía móvil tal y como hoy se conoce se produjo a partir del desarrollo, por
parte de la compañía Motorola, de un conjunto de tecnologías que permitieron integrar en unidad portátil
un sistema telefónico y una estación base de radio en la banda de 25 MHz.
En la década de 1980 comenzó el despliegue de las primeras redes comerciales de 800/900 MHz.
Los sistemas de telefonía móvil 1G estaban inicialmente diseñados para la transmisión únicamente de voz,
con unas características de calidad similares a la de la telefonía convencional y con sencillos sistemas de
modulación analógica FM.
Uno de los estándares más extendidos fue el AMPS (Advanced Mobile Phone System) desarrollado por la
compañía Bell, sobre el que Motorola basó sus dispositivos y que se implantó fuera de EE.UU. con otras
denominación y especificaciones, como es el caso de las normas TACS (Total Access Communications
System) empleadas en Europa y otros lugares.
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Inicio y desarrollo de la telefonía móvil
Algunos servicios de estas tecnologías posibilitaron una muy reducida capacidad de transmisión de datos
(digitales) por mecanismos similares a los empleados en la telefonía convencional: módems analógicos
integrados en los terminales telefónicos o como dispositivos externos, con velocidades de transferencia
hoy ridículas, de hasta 1 kilobaudio 1.
En España, esta tecnología estuvo operativa entre 1990 y finales de 2003 y llegó a alcanzar casi un millón
de abonados, trabajando bajo los estándares NMT (Nordic Mobile Telephone) y ETACS (Enhanced TACS) y
las bandas de frecuencia de 450 y 900 MHz. Sólo la compañía Telefónica comercializó este servicio bajo
la marca Moviline, que se prestó en simultaneidad con el TRAC (Telefonía Rural por Acceso Celular),
diseñado para las comunicaciones en áreas rurales remotas y que se mantuvo hasta 2007.
El desarrollo de sistemas de telefonía móvil con base digital se produjo apenas se comenzaba la
implementación de los servicios 1G. A mediados de la década de 1990 empezó a ofertarse este tipo de
servicios, que desplazaron rápidamente a los sistemas analógicos TMA (Telefonía Móvil Automática u
Analógica). En España coexistieron entre 1995 y 2003.
1 Mobidigi y DMS (Data & Messaging Service), sobre redes NMT, permitían velocidades respectivas de 380 y 600 a 1200 bps.
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Inicio y desarrollo de la telefonía móvil
La telefonía móvil digital partía con ciertas desventajas frente a los sistemas analógicos, siendo el más
importante, en origen, el referente a la cobertura.
Los sistemas 2G y posteriores emplean células (las áreas de cobertura de cada estación repetidora, por las
que este tipo de servicio se denomina también telefonía celular) considerablemente menores que sus
equivalentes de los sistemas TMA lo que supuso un gran esfuerzo para crear la infraestructura capaz de
mantener un nivel de cobertura aceptable en términos de población y calidad de transmisión.
Por el contrario, el empleo de tecnología digital reportaba grandes ventajas; en primer lugar, la transmisión
podía realizarse con menor potencia radiada en terminales y estaciones repetidoras, con el consiguiente
ahorro de energía y, en los primeros, de la duración de las baterías; en segundo lugar, permitía el cifrado
de la comunicación de voz (algoritmos A3/A5) y por último, las técnicas digitales posibilitaban añadir
otros servicios (datos) y contenidos (multimedia) al servicio básico de voz.
La segunda generación de telefonía móvil se basó en el estándar GSM (Global System for Mobile) que
opera en las bandas de 900 a 1800 Mhz. El uso de frecuencias de operación más altas que la telefonía
móvil analógica, una modulación de señal avanzada y una diferente arquitectura de red y celdas posibilitó
un notable incremento de la calidad y de los servicios integrados con el de voz.
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Inicio y desarrollo de la telefonía móvil
sector 1
120°
sector 2
120°
sector 3
120°
área de
cobertura
real
terminal
C
(fijo)
terminal
B
red telefónica
convencional
(RTC)
antena
repetidora
central de
conmutación
(RTC)
terminal
A
estación base
de conmutación
(2G/3G)
límite teórico
de la célula
Funcionamiento de una red de telefonía móvil. Fuente: elaboración propia.
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Inicio y desarrollo de la telefonía móvil
La introducción de la tecnología GPRS (General Packet Radio Service), también conocida como 2.5G
permitió que el sistema GSM enviase datos en forma de paquetes, de forma similar al funcionamiento de
Internet y facilitó, así, la inclusión de servicios complementarios al de voz como los mensajes de texto
(SMS, Short Message System) o multimedia (MMS, Multimedia Messaging System) y el acceso a Internet,
aun cuando se lograban velocidades máximas de sólo unos 150 kbps.
El acceso a Internet como un servicio añadido al de telefonía móvil básica fue posible gracias al desarrollo
de la tecnología WAP (Wireless Application Protocol) que actúa como un interfaz entre los protocolos de
Internet (TCP/IP y HTTP) y los sistemas de operación de los terminales móviles.
El WAP, que ha pasado por varias generaciones, no permitía inicialmente acceder de forma directa a
contenidos de Internet y necesitaba una pasarela intermedia encargada de traducir los contenidos Web al
entorno móvil. WAP funciona de forma similar, aunque simplificada, a las pilas OSI o TCP, con una serie
de capas y protocolos específicos (WSP para la sesión, WDP para el transporte de datos o datagramas y
WTLS para la seguridad de los mismos, entre otros)2. El conjunto de protocolos apoya el WML (Wireless
Markup Language), una versión reducida del HTML para dispositivos móviles. Desde la versión 2.0, los
distintos protocolos WAP incluyen ya el TCP/IP, el HTTP y versiones adaptadas de la tecnología HTML.
2
Wireless Session Protocol, Wireless Datagram Protocol y WirelessTransport Layer Security, respectivamente.
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Inicio y desarrollo de la telefonía móvil
Motorola
DynaTac
8000X
1
1
1980
1982
2
1984
1986
1988
3
1990
Motorola
MicroTac
9800X
2
Nokia
2210
3
1992
4
1994
1996
1998
Ericsson
T28
Nokia
5110
6
2000
7
2002
8
2004
2006
2008
Motorola
Razr V3
5
Nokia
3310
4
5
6
7
Apple
iPhone G3
8
Evolución de terminales de telefonía móvil. Fuente: elaboración propia a partir de Butt, P. Mobile revolution (2007)3
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Tecnologías móviles 3G y 3,5G
La tercera generación de la telefonía móvil, conocida popularmente como 3G, apareció en 2006, aun
cuando el sistema GSM sigue siendo mayoritario a nivel global.
Las tecnologías 3G, o UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), se diferencian del estándar
GSM/GPRS en su alta velocidad de acceso a Internet, sus capacidades multimedia y por permitir una
transmisión de voz de similar calidad a la de la telefonía fija, además de una extensa variedad de servicios
complementarios.
Como ocurrió antes con el GPRS, se han desarrollado diferentes tecnologías denominadas 3.5G previas a
la introducción de las redes 4G, que potencian o mejoran las prestaciones del estándar 3G; una de las más
empleadas es la HSPA (High Speed Packet Access)4 que permite una más eficiente utilización de la banda
de transmisión con el empleo de paquetes de datos similares a los empleados en las redes convencionales
(cableadas) y que facilitan el uso de la infraestructura telefónica como soporte de transmisión de datos.
Merced a las tecnologías HSPA, que pueden considerarse banda ancha móvil, es posible emplear estos
dispositivos para acceso a Internet de forma más rápida y eficiente que el estándar UMTS inicial.
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Tecnologías móviles 3G y 3,5G
La versión HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) optimiza el consumo espectral UMTS/WCDMA
(Wideband Code Division Multiple Access) y posibilita un nuevo canal descendente (downlink)
compartido, que mejora la velocidad máxima de transferencia y puede alcanzar los 14 Mbps de bajada.
El HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) es una evolución del HSDPA y constituye un protocolo de
datos para redes móviles con alta tasa de transferencia de subida, entre 5 y 7 Mbps (frente a los 2 Mbps
máximos del HSDPA). La tecnología HSUPA se orienta especialmente a potenciar la conexión de subida
sobre redes 3G UMTS o WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access), una implementación de 3ª
generación para redes GSM que potencia la transferencia de datos hasta los 2 Mbps.
La última versión de las tecnologías HSPA es el HSPA+ o EHSPA (Evolved HSPA), que emplea una
modulación digital 64QAM5 de alta eficacia y una técnica de transmisión que utiliza el multiplexado
espacial, esto es, la división del flujo de datos entre antenas separadas, con lo que se aumenta
significativamente la tasa de transferencia de información al emplearse diferentes canales simultáneos en
la transmisión, al tiempo que se reducen los errores provocados por los multitrayectos o reflexiones.
5
La modulación QAM (Quadrature Amplitude Modulation) recurre a la modulación de la señal portadora tanto en amplitud como en fase. Emplea
diferentes estados o símbolos (16, 64 o 256QAM) que permiten distintas tasas de transferencia, tanto mayores cuantos más estados se usen y
robustez de la señal, mayor para los valores de estados más bajos.
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Tecnologías móviles 3G y 3,5G
En cuanto a los terminales telefónicos se refiere, la introducción de la tecnología 3G ha contribuido al
desarrollo de un nuevo tipo de teléfono móvil, el smartphone, cuyo representante más destacado es el
iPhone de la compañía Apple, aunque no es el primero en aparecer dentro de dicha categoría.
El origen de los actuales smartphones se remonta a la década de 1980, cuando aparecieron por vez
primera unos dispositivos digitales denominados "asistentes personales digitales” o PDAs (Personal
Digital Assistant).
En 1984, la compañía británica Psion presentó el Organiser, el que se considera el primero de este tipo de
aparatos, aunque su construcción lo hiciese más semejante a una calculadora que a los actuales teléfonos
3G o PDAs. Estaba equipado con un procesador de 8 bits a 1 MHz, 2 KB de RAM y 4 de ROM y una
pantalla LCD de 16 caracteres. Incluía de serie software de base de datos, reloj y calculadora, pero podía
ampliarse mediante módulos llamados DATAPAK que contenían otras aplicaciones.
En 1986 le siguió el Psion Organiser II, con 16 KB de RAM, posibilidad de ampliación hasta 256, más
capacidad de ROM, una pantalla LCD de dos líneas y 32 caracteres y un zócalo de ampliación que permitía
conectar otros dispositivos, como una impresora térmica, un lector de códigos de barras o un interfaz de
comunicación RS-232.
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Tecnologías móviles 3G y 3,5G
En 1989 apareció el Atari Portfolio, realmente un ordenador PC compatible, similar en dimensiones a los
actuales netbooks, con un procesador a 5 MHz, 128 MB de memoria RAM y 256 de ROM, una pantalla
LCD monocroma de reducidísimas dimensiones y una versión adaptada del sistema operativo DOS llamada
DIP-DOS. Incluía software de procesamiento de texto, hoja de cálculo, calendario y agenda. Podía
ampliarse mediante tarjetas PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association)6 o
módulos de memoria de hasta 256 KB.
La siguiente década trajo la aparición de los primeros dispositivos de concepción similar a los actuales
smarphones y la definición completa de los atributos de los PDAs. En 1992 Apple presentó el sistema
Newton, formado por un sistema operativo (y un conjunto de aplicaciones) con dicha denominación y un
aparato, llamado MessagePad, con la característica fundamental que distinguiría a las PDAs posteriores:
una pantalla táctil que permitía la escritura y un software de reconocimiento de caracteres7.
6
Bajo esta denominación genérica se han desarrollado diferentes estándares de interfaces y tarjetas de ampliación para ordenadores portátiles y
PDAs: PC Card, ExpressCard y CardBus.
7
El software de reconocimiento gráfico de Newton, denominado Grafitti por razones obvias, fue desarrollado por la compañía Palm Inc. para Apple.
Tras la cancelación del Newton, Palm desarrolló sus propias PDAs sobre el mismo diseño y concepto, uniendo a Grafitti un eficaz sistema operativo
(Palm Desktop o Palm OS) para el que se escribieron innumerables aplicaciones.
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Tecnologías móviles 3G y 3,5G
La compañía Palm Inc., desarrolladora de parte del software del sistema Newton, comenzó a distribuir sus
propias PDAs en 1996, cuando formaba parte de US Robotics. Las Pilot fueron los primeros dispositivos
desarrollados íntegramente por Palm, en la línea del Newton y que contaban con un procesador a 16 MHz,
512 KB de ROM y hasta otros tantos de RAM, que podían ampliarse hasta 4 y 12 MB respectivamente
mediante tarjetas de expansión; la comunicación se realizaba a través de un puerto serie que presentaba
una cuna de conexión (cradle) en la que se podía insertar la PDA y que mediante el software Palm Desktop
permitía la transferencia y sincronización de datos con un ordenador.
La serie Palm III apareció en 1998, cuando la compañía pertenecía a 3Com. Las PDAs de la serie III
contaban con el habitual puerto serie y con un puerto de infrarrojos IrDA, 2 MB de SDRAM y otros 2 de
ROM, una pantalla LCD con capacidad de reproducir 16 niveles de gris y una versión mejorada del Palm
OS que podía actualizarse; los últimos modelos incorporaban pantallas TFT a color y hasta 16 MB de RAM.
Tras introducir las series Palm V y VII en 1999, de similares características a su antecesora pero orientadas
a un mercado profesional, con PDAs equipadas con baterías recargables (los modelos anteriores operaban
con pilas convencionales), Palm presentó en 2002 dos nuevas series de dispositivos: Zire, con equipos de
bajo coste orientados a un público joven y Tungsten, una serie de alta gama y orientación profesional.
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Tecnologías móviles 3G y 3,5G
La serie Zire sustituía a las anteriores Pilot y Palm III, y aunque comenzó con equipos baratos de pantalla
LCD en escala de grises, terminó incorporando PDAs con pantalla a color, cámara VGA y expansión con
tarjetas SD, una de las cuales posibilitaba la comunicación inalámbrica vía WiFi en la Zire 71. Las Palm
Tungsten fueron las primeras PDAs de la marca en incorporar pantalla a color de 65k y comunicación por
radio a través de Bluetooth y, en algunos modelos WiFi, y operar con la nueva versión 5 del Palm OS.
Sony comercializó PDAs con Palm OS entre los años 2000 y 2006 con su gama Clié. Eran equipos que,
además de las características propias de los dispositivos Palm, incorporaban otros desarrollos realizados
por la propia Sony, como las pantallas a color de alta resolución, su mejor gestión de contenido
multimedia o la utilización de tarjetas MemoryStick para la ampliación de almacenamiento8.
En 1996 apareció el que puede considerarse el primer smartphone, aunque con diferente diseño a los
actuales, y que se asemejaba al del veterano Portfolio. La compañía finlandesa Nokia presentó el modelo
9000 Communicator, un teléfono de alta gama orientado al mercado de negocios con dos pantallas LCD de
escala de grises, una frontal pequeña, similar a otros móviles de la época, y otra interna mayor (640x200
píxeles), accesible junto con un teclado QWERTY completo al abrir el móvil como un libro. El sistema
operativo inicial era GEOS, un clon de Windows y el dispositivo contaba con 4 MB de RAM y 4 de ROM.
8
Los dispositivos Palm empleaban tarjetas de memoria de tecnología Secure Digital (SD) como medio extra de almacenamiento.
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Tecnologías móviles 3G y 3,5G
Nokia introdujo el sistema operativo Symbian en sus terminales de alta gama a partir de 2002, con el
7650. Ha sido el entorno operativo de todos sus terminales inteligentes desde entonces hasta la adopción
de Windows Phone para la serie Lumia en 2011. El futuro de Symbian OS es hoy incierto.
En 1997 Microsoft lanzó Windows CE, una versión de su famoso entorno operativo optimizada para
dispositivos portátiles, como ordenadores ligeros, PDAs y, posteriormente, teléfonos móviles. Bajo la
denominación PocketPC comenzaron a comercializarse dispositivos de diferentes marcas (Acer, HP,
Siemens…) de similares características a los de Palm pero con SO de Microsoft. En 2003 Microsoft
actualizó sus sistema a Windows Mobile y, recientemente a Windows Phone 7.
Los dispositivos Blackberry, fabricados por la empresa canadiense RIM, aparecieron en 1999 con el
Blackberry 850, un móvil GSM de inusual diseño apaisado, con pantalla LCD de 8 líneas y un teclado
QWERTY situado bajo ella. RIM desarrolló un sistema operativo propio, al estilo de Palm, denominado
Blackberry OS con el que cuentan todos sus terminales.
Tras el abandono de Newton, Apple no había realizado ningún movimiento hasta la llegada del iPhone en
2007. El smartphone de Apple ha definido el estándar actual para estos dispositivos, con una gran pantalla
táctil y sin teclado físico. El iOS, basado en Mac OS X, que equipa a los iPhone, o su alternativa, Android
de Google Inc., son los entornos operativos más extendidos en los smartphones actuales.
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Telefonía y datos por satélite
Los sistemas de telefonía por satélite o satelital son una variante de la telefonía móvil que emplea una
comunicación directa del terminal telefónico con un sistema de comunicaciones por satélite, sin necesidad
de una red de cobertura terrestre, como ocurre con la telefonía móvil convencional.
Este tipo de sistemas no son de uso habitual y suelen presentar un alto coste, pero son la única alternativa
de comunicación en zonas geográficas donde las infraestructuras convencionales son deficientes o aun
inexistentes, como en alta mar, o en situaciones de catástrofe, cuando las redes habituales resultan
destruidas, dañadas u operan al límite de saturación.
Las comunicaciones por satélite suponen siempre uno de los mayores retos a la hora de implementar una
tecnología de comunicación, al tener que cubrir distancias de cientos o miles de kilómetros de transmisión
directa; esta dificultad intrínseca se ve enormemente agravada por los condicionantes que definen un
sistema telefónico como móvil: la portabilidad del terminal, la operativa con un sistema de alimentación
por baterías y una antena de reducidas dimensiones. Estas tres condiciones entrañan una enorme dificultad
técnica y es por ello que existen sólo unos pocos fabricantes y operadores de este tipo de servicios a nivel
mundial.
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Telefonía y datos por satélite
La telefonía móvil por satélite con cobertura global sólo la ofrecen las redes Inmarsat, Iridium y GlobalStar,
la primera con un sistema de tres satélites en órbita geoestacionaria y las otras con sistemas satelitales
LEO (Low Earth Orbit)9.
Thuraya es un operador regional que ofrece cobertura en Europa, la mayor parte de África y Asia, Australia
y Nueva Zelanda (un 70% de la superficie terrestre) y que opera, como Inmarsat, con satélites
geosíncronos; otro operador regional, TerreStar, con cobertura en el continente americano, quebró en 2010
y sus sistemas pertenecen ahora a la empresa norteamericana Dish/EchoStar.
Otros operadores, como Orbcomm, SkyWave o Solaris Communications ofrecen servicios de transmisión
de datos por satélite y algunos, como O3b Networks, están desarrollando nuevas redes de satélite en órbita
media (MEO, Medium Earth Orbit) con las que se espera incrementar notablemente las capacidades y
cobertura de este tipo de sistemas y reducir en gran medida los costes de operación.
Las características que suelen presentar los sistemas de telefonía por satélite se asemejan mucho a los
que presentan las redes móviles GSM/GPRS, en cuanto a sus capacidades de transmisión tanto en señales
de voz como de datos.
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Telefonía y datos por satélite
El funcionamiento de una red de satélites de telefonía/comunicaciones no difiere mucho de la arquitectura
con la que se construyen las redes móviles terrestres. En este caso, la función que cumplen las antenas
terrestres es desempeñada por los satélites, que cuentan con una serie de subsistemas de comunicación
denominados transpondedores que operan de manera autónoma, estableciendo canales de comunicación
independientes entre sí. Cada transpondedor, a su vez, cuenta con una división en subcanales que
funcionan con mecanismos de multiplexado (división) en frecuencia que posibilitan dar servicio a un gran
número de comunicaciones simultáneas.
Las antenas del satélite barren la zona de cobertura de la superficie terrestre asignada al mismo y, como
ocurre en las redes 2G/3G, se subdivide el área cubierta en células, con tamaños típicos de entre 50 y 100
km. Cada célula se asocia a un equipo transpondedor que gestionará las comunicaciones, ascendentes y
descendentes, de la misma.
Otros dos sistemas de antenas y equipamiento de comunicación sirven para transmitir señales a otros
satélites de la constelación, para enlazar dos ubicaciones remotas sin cobertura de redes convencionales,
y para comunicar el satélite con una estación terrestre que sirve como nodo de conmutación para el enlace
de la red satelital con las convencionales (RTC y 2G/3G) y para el control del segmento orbital.
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Telefonía y datos por satélite
En lo referente a terminales, los de satélite se caracterizan por contar con una antena de mayores
dimensiones que los de redes terrestres, que en la actualidad suelen presentar una antena integrada en la
propia carcasa. Los terminales de satélite, en cambio, presentan aún grandes antenas desplegables de tipo
dipolo, necesarias para poder enviar y recibir señales a cientos o miles de kilómetros, hasta la órbita
ocupada por los satélites, equivalentes a los repetidores terrestres de la telefonía móvil convencional.
Los terminales de satélite en sí son, también, de mayor tamaño que los convencionales, asemejándose en
configuración y dimensiones a las de los teléfonos GSM de principios de la década de 2000, con pantallas
de tamaño reducido, similar a éstos10. La interfaz gráfica y el entorno operativo están simplificados y las
capacidades gráficas son limitadas en comparación con los equipos convencionales, en parte para
salvaguardar otro de los sistemas fundamentales en este tipo de terminales: las baterías.
El diseño de este tipo de teléfonos debe tener en cuenta un uso muy eficiente de la energía, ahorrando en
el consumo de cada uno de los subsistemas del terminal en aras de alargar en todo lo posible el tiempo de
operación, habida cuenta de que son sistemas que deben funcionar en situaciones en las que puede no ser
posible encontrar una toma de corriente para recargarlos. Es común también que puedan operar con packs
de baterías recargables o, incluso, de pilas convencionales.
10
Thuraya ofrece varios terminales duales, como el Thuraya XT Dual o el Hughes 7100, capaces de operar bajo redes de satélite y redes GSM.
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Telefonía y datos por satélite
Terminales de telefonía satelital: IsatPhone Pro (Inmarsat), GSP-1700 (GlobalStar), Thuraya XT Dual (Thuraya) e Iridium Extreme (Iridium)
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Telefonía y datos por satélite
En lo concerniente a la transmisión de datos, los sistemas de satélite quedan muy lejos de las capacidades
de las actuales redes terrestres. El ancho de banda del enlace satelital establecido entre el terminal y el
satélite de enlace debe compartirse, como en otras fórmulas de comunicación digital, entre la transmisión
de voz y la reservada a datos, y en líneas generales, esta última es notablemente inferior a la alcanzada por
la telefonía celular convencional, con valores en torno a unos exiguos 10 kbps.
Para la navegación marítima, los operadores ofrecen soluciones específicas e integradas que posibilitan la
comunicación de voz, datos y sistemas de posicionamiento y navegación, con una estación base de
comunicaciones que se instala en la embarcación a la que se vinculan otros equipos de transmisión, como
teléfonos inalámbricos (similares a los DECT domésticos) o convencionales (cableados) u ordenadores.
Una de las últimas innovaciones son los terminales exclusivos para datos, que pueden actuar de manera
autónoma o vinculados a un terminal telefónico satelital, como un módem. Con estos sistemas los
operadores pretenden compensar la desventaja que presentan con respecto a las redes móviles terrestres y
posibilitan el uso de ordenadores y otros equipos digitales para la navegación Web o aplicaciones de
correo electrónico, con velocidades similares a la de las redes GPRS, entre 56 y 492 kbps (384 para
streaming de audio/vídeo) pero con unos muy altos costes de operación.
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Sistemas de posicionamiento global y SIG
El desarrollo de las comunicaciones por satélite ha posibilitado la aparición de nuevos campos de
aplicación de estas tecnologías en múltiples ámbitos que, unidas a la introducción de sistemas
informáticos en la investigación geográfica y la geodesia ha posibilitado el desarrollo de los Sistemas de
Información Geográfica (SIG)11.
Los SIG están formados por una base de datos, que puede ser pública en algunos casos, que contiene
información de carácter geográfico (topográfica, geodésica, geológica, climatológica, hidrológica,
medioambiental, agrícola...). En función de la información recogida en la base de datos SIG, el sistema la
organiza en capas de información que se superponen a un modelo topográfico digital tridimensional. La
existencia de estas distintas capas de datos en una misma base permite estudiar las interrelaciones entre
los mismos y el seguimiento por satélites de observación posibilita la actualización de la base de datos.
Uno de los campos de aplicación que se ha desarrollado espectacularmente en los últimos años son los
sistemas cartográficos con base Web. Aplicaciones como Maps, Google Earth o StreetWiev de Google no
serían posibles sin la existencia de un soporte SIG; asimismo, estas nuevas aplicaciones permiten la
ampliación de sus bases de datos geográficas gracias a la intervención directa de los usuarios, lo que
facilita un enorme volumen de información complementaria a la residente en el SIG de soporte.
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Sistemas de posicionamiento global y SIG
Otra aplicación que se ha convertido en una herramienta de uso común son los sistemas de localización y
posicionamiento global, comúnmente conocidos como GPS (Global Positioning System) y cuya
denominación técnica es GNSS (Global Navigation Satellite System). Diseñados inicialmente para
aplicaciones militares y como ayudas a la navegación aérea y marítima, en la última década se ha
popularizado su uso por parte de usuarios particulares gracias a la aparición de terminales de
geolocalización de bajo coste o a la implementación de estos servicios en otras tecnologías, como ocurre
con las nuevas generaciones de terminales móviles 3G.
En la actualidad existen dos grandes sistemas GNSS, el NAVSTAR-GPS (NAVigation System and RangingGlobal Positioning System) estadounidense y el GLONASS ruso12, y otros dos en fase de implementación,
el Galileo desarrollado por la Unión Europea y el sistema Compass (Beidou) que está desplegando China;
se espera que ambos estén operativos antes de 2016 y, en el caso del sistema europeo, será interoperable
con GPS y GLONASS. Como ocurre con los sistemas de telefonía pos satélite, los GNSS operan con una
constelación de satélites en número variable (de 4 a 35 según el sistema) que ocupan un conjunto de
órbitas medias (MEO) que cubre toda la superficie terrestre y en la que varios satélites comparten la misma
órbita, con posiciones equidistantes entre ellos.
12
GLONASS (Globalnaya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema, Sistema Global de Navegación por Satélite).
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Sistemas de posicionamiento global y SIG
El segmento orbital se complementa con una serie de estaciones receptoras y de control con base en tierra
y en algún caso, de otra serie de receptores terrestres que permiten la mejora de la precisión del sistema,
con una tecnología denominada DGPS (Differential GPS) que emplea receptores fijos de posición conocida
que se emplean como puntos fijos de referencia para disminuir los márgenes de error en el cálculo de
triangulación de posición o ruta, con una función similar a la que desempeñan los vértices geodésicos
(accidentes geográficos relevantes) en la topografía convencional.
Para una correcta interpretación de la posición ocupada por el equipo receptor, los sistemas necesitan que
haya un mínimo de cuatro satélites por encima de la línea de horizonte del citado equipo. Cada satélite
transmite un conjunto de informaciones denominado efemérides que incluye su posición orbital, estado
operativo, hora interna, desviación doppler y otras que son recogidas por la antena del receptor y
empleadas para la sincronización de su reloj interno con el del sistema de satélites y a partir de ahí, el
cálculo de las distancias a los mismos y su traslación a una posición o ruta en tierra.
La precisión es tanto mayor cuanto mayor sea también el número de satélites visibles en una determinada
posición geográfica, y puede oscilar entre 15 y 1 metros (inferior, incluso, con la ayuda del DGPS). Los
sistemas GNSS en desarrollo mejoran a los actuales con la utilización de nuevas órbitas que posibilitan
una cobertura mínima superior a la de los actuales GPS y GLONASS.
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Redes móviles: Bluetooth, WiFi y WiMax
Las redes inalámbricas son otro de los ejemplos del desarrollo de nuevas tecnologías de comunicación
orientadas, principalmente, a su uso por usuarios finales con un bajísimo coste de implantación con
respecto a las infraestructuras de red cableada.
Uno de los primeros exponentes de este tipo de soluciones es la tecnología DECT (Digital Enhanced
Cordless Telecommunications)13, un estándar europeo desarrollado para la conexión de sistemas de
telefonía inalámbrica digital vinculados a una línea RTC que opera en la banda de radio de 1,9 GHz.
DECT funciona de forma similar al estándar móvil GSM, aunque con un alcance de sólo unos centenares
de metros. Una estación base, conectada a la línea telefónica actúa como núcleo de una célula, que es su
zona de cobertura, y puede dar soporte de conexión a un cierto número de terminales, hasta 10 en el caso
de estaciones domésticas y más de un centenar en el caso de centralitas PBX (Private Branch eXchange)
que soporten el estándar DECT. En instalaciones extensas, como las que puedan existir a nivel empresarial
o industrial, una serie de antenas o estaciones base vinculadas operan como los repetidores de telefonía
móvil, posibilitando que la comunicación pueda mantenerse aunque un terminal pase del área de cobertura
de una estación a la de otra. La interoperabilidad entre equipos de diferentes fabricantes se logra mediante
el protocolo GAP (Generic Access Protocol) que garantiza la compatibilidad de las funciones básicas.
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Redes móviles: Bluetooth, WiFi y WiMax
La tecnología inalámbrica Bluetooth permite la conexión de distintos tipos de dispositivos, como teléfonos
móviles, PDAs y ordenadores entre sí y con diferentes categorías de equipos accesorios.
Se trata de un estándar industrial soportado por un consorcio que aglutina a cerca de 15000 empresas de
todo el mundo, el Bluetooth SIG (Special Interest Group)14. Emplea parte de la banda de comunicaciones
de radio de 2,4 GHz para implementar pequeñas redes de comunicación de escala PAN (Personal Area
Network) o LAN y ha sido diseñado fundamentalmente para pequeños dispositivos de bajo consumo
alimentados con baterías, por lo que gran parte de sus especificaciones se orientan a conseguir una
comunicación eficiente con mínimos requerimientos energéticos. Esto representa la principal desventaja
de Bluetooth frente a otras tecnologías similares, por cuanto limita el alcance efectivo de las redes
establecidas bajo el estándar a unas pocas decenas de metros.
A nivel de hardware, los dispositivos Bluetooth incorporan dos subsistemas: el equipo emisor/receptor de
radio y un controlador digital encargado del procesado de información y la gestión de la comunicación. En
cuanto a arquitectura lógica, Bluetooth funciona sobre una serie de protocolos y capas, de forma similar al
TCP. Todos los dispositivos cuentan con unos identificadores, denominados perfiles Bluetooth, que son
necesarios para que aquéllos puedan comunicarse entre sí; existe un perfil genérico común (GAP) y
distintos perfiles asociados a transmisiones de servicios específicos, como datos, voz, audio o vídeo.
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Redes móviles: Bluetooth, WiFi y WiMAX
Los estándares de transmisión WiFi (o Wi-Fi)15 están orientados a la construcción y operación de redes
inalámbricas de ámbito local (WLAN, Wireless Local Area Network). La norma principal, IEEE 802.11, se
centra especialmente en la adaptación de las capas física y de enlace del modelo general OSI a un entorno
de transmisión vía radio, con una serie de adaptaciones para la interconexión, vía radio, de equipamientos
informáticos como alternativa a las redes cableadas convencionales.
Como Bluetooth, opera a 2,4 GHz, una banda de frecuencias libre que forma parte de un conjunto de
franjas espectrales denominadas ISM (Industrial, Scientific and Medical) que, en principio, no necesitan
licencia de emisión por parte de las autoridades u organismos gestores del espectro electromagnético. La
desregulación presente en esta banda supone un claro riesgo de sobreexplotación y posibles interferencias.
Existen diferentes variantes del estándar 802.11 aunque las más conocidas son las versiones 802.111b, g
y n. La primera establece, en la banda de 2,4 Ghz, 11 canales de 5 MHz, menores que el ancho de banda
transmitido (22 MHz) lo que motiva que deban espaciarse los canales usados en zonas de alta saturación
para minimizar las interferencias; permite una transmisión máxima de 11 Mbps. La variante 802.11g es
compatible en banda y operación con la anterior e implementa una modulación OFDM (Orthogonal
Frequency Division Multiplexing) que permite una transmisión máxima de 54 Mbps. El 802.11n puede
emplear también la banda de 5 GHz (802.11a, menos saturada) y alcanza un límite teórico de 600 Mbps.
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Redes móviles: Bluetooth, WiFi y WiMAX
WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) es un conjunto de normas, tecnologías y
especificaciones (IEEE 802.16) orientadas a la comunicación inalámbrica con una concepción similar al
del estándar WiFi, aunque con un alcance notablemente superior capaz de establecer redes de área
metropolitana (MAN).
Permite coberturas de entre 5 y 80 kilómetros y fue diseñada para operar, inicialmente, en parte de la
banda de microondas, entre 2,5 y 3,5 GHz. En sus especificaciones iniciales permitía transferencias hasta
5 Mbps, que tras diversas revisiones culminadas en una nueva especificación en 2004 (IEEE 802.16m)
puede llegar a 1 Gbps para la recepción estática (802.16d) y a 130 para la móvil (variante 802.16e). Las
celúlas típicas de una infraestructura de red WiMAX pueden tener radios de 3 a 7 km y en ellas es posible
reasignar anchos de banda en función de la ocupación y relación de espectros, así como usar técnicas de
subdivisión de canal por multiplexado en frecuencia, comunes en otras tecnologías de transmisión digital.
WiMAX puede implantarse asociado a la tecnología LMDS (Local Multipoint Distribution System)16, un
sistema de distribución de señales que emplea la banda de radio Ka, utilizada por muchos servicios de
comunicaciones por satélite y que forma parte de una serie de soluciones de distribución de señal a
usuarios finales que utilizan microondas, cuya alta frecuencia garantiza un alto régimen de transmisión
pero limita el alcance de la misma y obliga a una cobertura con visión casi directa.
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Referencias bibliográficas y de Internet
1. Basterreche, J. F., Dispositivos móviles. Trabajo de Licenciatura en Sistemas, Univ. Nacional del Nordeste (Argentina), 2007. Cap. 1.
http://exa.unne.edu.ar/depar/areas/informatica/SistemasOperativos/tfbasterretche.pdf
2. WAP Forum, WAP 2.0 Technical White Paper, 2002 (en inglés). http://www.wapforum.org/what/WAPWhite_Paper1.pdf
3. Gráfico explicativo de la evolución de las características de los terminales de telefonía móvil: Butt, P., Mobile revolution.
http://files.servers.uznet.biz/original/001/a6bb0044-7e82-4020-8a94-a05bb01cf9d2.jpg
4. Página Wiki de BandaAncha.eu con información básica sobre las tecnologías HSPA. http://wiki.bandaancha.st/HSPA
5. Documento PDF de la Universidad de Valencia sobre técnicas de modulación digital. http://www.uv.es/~hertz/hertz/Docencia/teoria/Trasmdigital.pdf
6. Página Web en la que se recogen las características de los estándares de tarjeta aglutinados bajo la denominación PCMCIA (en inglés).
http://www.hpcfactor.com/support/cesd/h/0037.asp
7. Blog sobre la historia del Apple Newton. http://pildorasdehistoria.blogspot.com.es/2010/02/apple-newton-o-el-abuelo-del-ipad.html
8. Artículo Web con información básica sobre diferentes tipos de tarjetas de memoria. http://es.kioskea.net/contents/pc/cartes-memoire-flash.php3
9. Página Web temporal de la ETSIT de la Univ. Politécnica de Madrid sobre comunicaciones por satélite. Contiene una introducción, materiales
docentes sobre mecánica orbital y constelaciones de satélites así como diversos enlaces. http://www.gr.ssr.upm.es/docencia/grado/csat/
10. Entrada en el blog de Manuel Jesús Vázquez sobre características distintas opciones de la telefonía satelital y su compatibilidad con GSM.
http://mjesusvazlortic.blogspot.com.es/2010/01/comunicacion-por-satelite.html
11. Los sistemas de Información Geográfica (SIG), Universidad de Cádiz, 2002 (PDF). http://www2.uca.es/dept/filosofia/TEMA%201.pdf
12. Web oficial del sistema GNSS ruso GLONASS (sólo en inglés o en ruso). http://www.glonass-center.ru/en/
13. Documento PDF con información sobre el estándar DECT obtenido del Foro DECT (en inglés).
http://www.dect.org/userfiles/file/General%5CDECT%20Background/DECT%20Brochure.pdf
14. Página Web del Bluetooth SIG (en inglés), incluye documentos técnicos en el bloque White Papers. https://www.bluetooth.org/apps/content/
15. Website oficial de la Wi-Fi Alliance, incluye un pequeño tutorial y abundante documentación técnica (en inglés). http://www.wi-fi.org/
16. Web de Ramón Millán Tejedor, ingeniero de telecomunicaciones y consultor tecnológico. Artículo sobre la tecnología LMDS asociada a WiMAX.
http://www.ramonmillan.com/tutoriales/localmultipointdistributionservice.php
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