2G, 3G, 4G y ahora 5G – ¿Porqué tantas generaciones?

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En cualquier otra tecnología las nuevas versiones suelen ir acabando con las versiones anteriores. Si es verdad que se soportan las anteriores pero solo por motivos de compatibilidad de equipos antiguos. Pero, en tecnología, los equipos antiguos suelen estar en el cajón o en la basura. Además, cuando el cambio es muy radical, la compatibilidad con la versión anterior suele durar muy poco tiempo.

Generaciones móviles 2G 3G 4G y 5G

Sin embargo, en las redes móviles, todas las generaciones siguen más vivas que nunca y nadie se atreve a quitar ninguna. La razón es que cada generación no tiene ningún parecido con la anterior y, en algunos aspectos, la nueva generación empeora las características de la anterior.

En este articulo intentaremos comprender porqué, actualmente, todas las generaciones son necesarias.

 GSM o 2G

Aunque no vamos a entrar en mucho detalle en la tecnología daremos unas cuantas pinceladas que nos ayudarán a comprender como funciona el estándar GSM.

Cada banda asignada (850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz o 1900 MHz) incluye una serie de frecuencias denominadas canales radio. Entre un canal radio y el siguiente hay 200 KHz de diferencia. Cada canal radio se divide en 8 timeslot (tiempo asignado a cada teléfono) dividiendo la capacidad entre 8, total 25 KHz cada uno, que puede ser utilizado para voz o para datos de baja capacidad (9600 Bit/S).

gsm-esquema-de-funcionamiento

A cada antena se le asignan uno o más canales radio dependiendo de la capacidad que se necesita. Dos antenas cercanas utilizan canales radio diferentes para que no haya interferencias. Las bandas altas (1800 MHz y 1900 MHz) tienen el doble de canales radio pero esta capacidad adicional solo es necesaria en aeropuertos, estaciones o estadios de fútbol. En la inmensa mayoría de los casos las bandas bajas (850 MHz y 900 MHz) tienen una capacidad suficiente (considerando solo el número de conexiones, no la capacidad) y una mejor cobertura.

La cobertura de una antena puede ser de hasta 35 Km en condiciones favorables (Por ejemplo en la costa o en lugares planos). Podría ser mayor pero se limita a esta distancia porque, debido al tiempo que tardan las ondas, un teléfono puede interferir al que utiliza el timeslot contiguo por lo que la antena no permiten la conexión de un teléfono más lejano.

GPRS y EDGE

Incrementan la velocidad de datos utilizando varios timeslot para el mismo teléfono (GPRS) y modulaciones QAM (Edge). La limitación es que siempre contemplan un único canal radio, o sea, 200 KHz de ancho de banda. Su desarrollo se ha quedado ahí en beneficio de 3G.

UMTS o 3G

UMTS utiliza un sistema totalmente distinto a GSM. Para empezar cada operador recibe una o varias bandas de 5 MHz. Estos 5 MHz se reparten entre todos los teléfonos conectados a una antena y una banda concreta. Por lo tanto la capacidad máxima se produce cuando un solo teléfono se queda con los 5 MHz. Esto ocurre bastantes veces porque no todos los teléfonos están transmitiendo continuamente. Las llamadas de voz restan muy poca capacidad a esos 5 MHz.

Por lo tanto estamos multiplicando por 25 la capacidad de datos del sistema GSM (de 200 KHz a 5 MHz). Entonces ¿Que inconveniente tiene?

El problema está en que dos antenas contiguas pueden utilizar la misma banda. El número de bandas asignado a un operador suele ser de 1 a 4 pero todas las antenas usan todas las bandas asignadas. Dos antenas contiguas usan las misma banda. Para evitar interferencias se regula la potencia (tanto el teléfono como la antena) reduciéndola para interferir lo menos posible en los terminales y antenas contiguos.

umts-esquema-comportamiento

Reducir la potencia significa menos cobertura. Además esa cobertura es dinámica ya que depende del movimiento de los teléfonos. Una antena UMTS puede dar cobertura hasta 80 Km pero tiene que disminuir su potencia en el momento en que un teléfono se acerca dejando sin cobertura a los teléfonos lejanos. Esta cobertura variable es el principal handicap de UMTS y la razón por la que todavía subsiste GSM con su mayor y más estable cobertura.

LTE o 4G

LTE mantiene el sistema de una banda común para todas las antenas que puede ser de 5, 10, 15 o incluso 20 MHz. Pero, para evitar el problema de la cobertura dinámica. vuelve a introducir los timeslot. Estos timeslot no son fijos como en GSM si no variables en función del número de teléfonos conectados. Con eso se evitan las interferencias entre teléfonos y cada antena solo tiene que preocuparse de no interferir a las antenas cercanas. Como las antenas no se mueven la cobertura es fija. Si una antena no tiene ninguna otra antena cercana puede transmitir a plena potencia sin preocuparse de la distancia a los teléfonos.

lte-esquema-funcionamiento

Entonces parece que se ha llegado a la tecnología correcta ¿Queda algún problema? Pues sí, no hay llamadas de voz en LTE. Para hacer llamada de voz los teléfonos realizan una operación denominada CSFB (Circuit Switching Fall Back) que consiste en pasar a 2G o 3G durante la llamada. Por lo tanto tampoco ahora podemos quitar ni 2G ni 3G.

Las esperanzas están puestas en la tecnología VoIP o VoLTE que consiste en utilizar una conexión de datos para voz. Esta tecnología es similar a Skype o las llamadas de WhatsApp y, de hecho, mucha gente está utilizando estas llamadas de voz de las aplicaciones de mensajería en lugar el sistema VoLTE del operador.

Si esto es un éxito las generaciones 2G y 3G podrán ir desapareciendo progresivamente. Actualmente los operadores se están planteando eliminar la tecnología 3G. Para la llamadas de voz (que sigue siendo lo más importante) no hay nada como 2G y, para las conexiones de datos no hay nada como 4G.

y, con 5G, ¿Hay algún cambio?

Debemos considerar 5G como una evolución de 4G. Se incorporarán frecuencias y modulaciones nuevas con mayor capacidad pero, en lineas generales, 4G y 5G serán muy parecidos. 5G mantiene la utilización de la misma banda para todas las antenas y los timeslot para evitar interferencias entre teléfonos. Tampoco incorpora llamadas de voz. 5G es más un argumento comercial que una necesidad real de un cambio radical.

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