EL FUTURO DE LAS REDES DE COMUNICACIONES INALÁMBRICAS MÓVILES

Las redes de comunicaciones móviles inalámbricas han estado experimentando tres generaciones de cambio. La primera generación de redes de comunicaciones móviles inalámbricas (1G) fue un sistema análogo el cual fue usado para el servicio de voz publica con velocidades arriba de 2.4 kbps[1]. La segunda generación (2G) está basada en tecnología digital e infraestructura de red. A diferencia de la primera generación, la segunda generación puede soportar mensajes de texto. Su éxito y el crecimiento de la demanda por información online vía Internet provocaron el desarrollo de sistemas  celulares inalámbricos con conectividad de datos mejorada, la cual últimamente apunta a la tercera generación.

Los sistemas 3G se remiten al desarrollo de estándares tecnológicos para la siguiente generación de sistemas de comunicaciones móviles. Uno de los objetivos principales de los esfuerzos de estandarización de 3G es crear una infraestructura universal que es capaz de soportar servicios existentes y futuros. Esto requiere que la infraestructura sea diseñada para que pueda evolucionar con cambios de tecnología, sin comprometer los servicios existentes sobre las redes existentes. Separar la tecnología de acceso, tecnología de transporte, tecnología de servicio y aplicación de usuario entre ellos, de manera que estos requerimientos sean posibles.

La cuarta generación (4G) de redes de internet móvil inalámbrico son ítems de investigación en la academia, las cuales integraran las redes celulares 3G existentes actualmente (por ej., OFDM, CDMA2000, WCDMA y TD_SCDMA) y redes Wi-Fi (WLAN) con internet fija para soportar internet móvil inalámbrico con la misma calidad de servicio del internet fijo, el cual es una evolución no solo para mover más allá las limitaciones y problemas de 3G, sino también para aumentar la calidad de servicio, para incrementar el ancho de banda y reducir los costos del recurso [2].

La 5ª generación de red de Internet multimedia móvil inalámbrico puede ser comunicaciones inalámbricas completas sin limitaciones, la cual nos trae World Wide Wireless Web (WWWW) inalámbrico, mundial, real y perfecto. 5G está basado sobre tecnologías 4G, el cual será una revolución para 5G. Durante este proceso, hay dos tipos de problemas que necesitan ser resueltos.

El primero es de cobertura amplia y el segundo es de movimiento libre de una tecnología a otra. La 6ª generación (6G) de comunicaciones móviles inalámbricas integrará satélites para obtener cobertura global. El sistema de cobertura global ha sido desarrollado por cuatro países. El sistema de posicionamiento global (GPS) es desarrollado por USA. El sistema COMPASS es desarrollado por China, el sistema Galileo es desarrollado por la EU y el sistema GLONASS es desarrollado por Rusia[3].Estos sistemas independientes son difíciles para el roamming espacial. La tarea de la 7ª Generación (7G) de redes de comunicaciones móviles inalámbricas va a unificar estos cuatro sistemas para obtener roamming espacial.

El sistema de integración de cuarta generación (4G)

El sistema móvil 4G es un sistema de red basado del todo en IP. Las características de 4G pueden ser resumidas en una palabra, la integración[4]. La tecnología 4G debería integrar diferentes tecnologías de red inalámbrica actuales existentes y futuras (por ej., OFDM, MC-CDMA, LAS-CDMA y Network-LMDS) para asegurar libertad de movimiento y roamming perfecto entre una tecnología y otra. Estos proveerán aplicaciones multimedia en una continua y siempre mejor conexión posible.

Las redes 4G pueden integrar varias redes de radio acceso con redes de internet fijo como el backbone (Tabla 7). Una interface de núcleo se sienta entre redes núcleo y redes de radio acceso y una colección de radio interfaces es usada para comunicaciones entre redes de radio acceso y usuarios móviles. Este tipo de integración combina múltiples interfaces de radio acceso en una única red para proveer roamming/handoff perfecto y los mejores servicios conectados[5].

Tabla 7. Comparación de 3G y 4G

La Quinta Generación (5G)-Real Wireless World System

Las redes de internet móvil inalámbrico de 5ª generación son real wireless world la cual será soportada por LAS-CDMA, OFDM, MC-CDMA, UWB, Network-LMDS e Ipv6. Ipv6 es un protocolo básico para correr en 4G y 5G.

El problema es que 5G está diseñado para World Wide Wireless Web (WWWW) para usuarios móviles basados en administración de acceso a la red, pero Ipv6 asigna cualquier dirección IP a cualquier nodo móvil basado en gestión de posición. Esto causará una pérdida de recursos de red inalámbrica 5G y el Ipv6 trabaja dificultosamente en WWWW. Con el objeto de resolver este problema, se ha propuesto un protocolo de control de optimización de ancho de banda y el mix-bandwidth data path para el  futuro 5G real wireless world[6].


La Sexta Generación (6G) con Sistemas Satelitales

La 6ª generación de redes de comunicaciones móviles puede integrar las redes de comunicaciones satelitales y 5G para lograr cobertura global, la cual es mostrada en la Figura 15. Las redes de comunicaciones satelitales consisten en redes satelitales de navegación, redes satelitales de telecomunicaciones y redes satelitales de toma de imágenes Terrestres[7]. Las redes de satelitales de navegación son usadas para posicionamiento global, las redes satelitales de telecomunicaciones son usadas para telefonía global, video multimedia y conectividad Internet de alta velocidad, y las redes satelitales de toma de imágenes terrestres son usadas para monitoreo de recursos e información meteorológica. Los objetivos clave para 6G son integrar estos tres tipos de redes satelitales para proveer identificación de posición, conectividad multimedia e internet, y servicios de información meteorológica para usuarios móviles (Figura 15).

Figura 15. 6G con Redes Satelitales

Cinco países han estado anunciando desarrollar sus Sistemas Satelitales de Navegación Global (GNSS). De hecho, Militares de EEUU han utilizado Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) muchos años. El Galileo Europeo, el COMPASS chino y el GLONASS Ruso están siendo desarrollados y utilizados solamente por militares.

Dado que 5G este migrando desde 4G la cual está basada en el estándar MC-CDMA, si 6G integra a 5G con estas cuatro redes satelitales, 6G debería tener cuatro estándares. En otras palabras, hay cuatro tecnologías, redes y sistemas en 6G. Handoff/roamming debe ocurrir en el espacio entre dos redes cualquiera, sistemas y tecnologías. Esto conducirá a la siguiente generación (7G) de redes de comunicaciones móviles.

La Séptima Generación (7G) Sistemas de Roamming/handoff Espacial

El sistema 7G puede ser soportado por el sistema satelital de navegación global, el sistema satelital de telecomunicaciones, el sistema satelital de toma de imágenes Terrestres y el sistema celular 6G. Los sistemas satelitales de navegación global esencialmente determinan la posición del usuario. El sistema satelital de telecomunicaciones puede suministrar los datos de voz y multimedia para los requerimientos de comunicación de los usuarios. El sistema satelital de toma de imágenes terrestres contiene la información meteorológica como un servicio extra para los usuarios móviles. Y los sistemas de redes celulares 6G pueden ser un sistema de red local inalámbrica para suministrar servicios locales de datos de voz y multimedia. Comparando con los satélites, las estaciones base celulares son mucho más baratas y estables. Los satélites son muy costosos para moverlos y cubrir grandes áreas, De hecho, estos satélites están en constante movimiento a velocidades de aproximadamente 7000 millas/hora, los cuales hacen dos orbitas completas en menos de 24 horas. Así, el handoff/roamming debe ocurrir entre cada satélite. Además, dos sistemas satelitales diferentes son necesarios para handoff/roamming cuando los usuarios móviles se trasladan de  un país a otro. Este tipo de handoff/roamming es handoff/roamming espacial.

Conclusiones

En el artículo se han predicho las futuras generaciones de comunicaciones 4G, 5G, 6G y 7G. La tabla de tiempo de las siete generaciones se muestra en la Figura 16.

Figura 16.  Dirección de las Generaciones.

Con el fin de proveer internet móvil inalámbrica a los usuarios con la misma calidad que las redes de internet fijo, 4G integrará las redes celulares existentes actuales y LAN inalámbricas con redes de internet fijo. Así, la característica de 4G es en una palabra, integración. Puede ser introducido alrededor del año 2010.

Este tipo de integración puede que cause el problema de Handoff una vez que el usuario móvil se mueva de una tecnología a otra, lo cual limita el movimiento del usuario móvil. El mix-bandwidth data path está diseñado para resolver este problema y hacer el 5G en real wireless world. Puede ser introducido alrededor del año 2020.

6G integra las redes celulares 5G y redes satelitales para dar cobertura global. Esto puede suministrar internet móvil a los usuarios donde quieran, como quieran y cuando quieran. Puede ser introducido alrededor del año 2030. 

Desde que las redes satelitales de navegación han sido desarrolladas por cinco países, estos hacen el handoff/roamming espacial dificultoso. Así, 7G tiene que resolver este problema. Desde nuestra generación, puede ser introducido alrededor del año 2040.

*Extraido de trabajo de investigación "Redes de Comunicaciones Móviles Avanzadas: LTE-A, LTE vs WiMAX y Predicción del Futuro de las Redes de Telecomunicaciones Móviles Avanzadas." Autor: Rodrigo Olivares L

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[1] Abdullah Gani, Xichun Li, Lian Yang, Omar Zakaria, (2008) “TCP/IP Suite Significant Enhancement for 4G Mobile Multimedia Internet Networks”, Proceedings of the 8th WSEAS International Conference on Multimedia System and Signal Processing (MUSP ’08). Vol. 586, pp. 229-235. April 6-8, 2008. Hangzhou, China.

[2] Al-Shawabkeh, M; Salleh, R; Li, X, (2007) “Bandwidth optimization control protocol for 4G wireless mobile internet”, Proceedings of the 11th WSEAS International Conference on Communications, Vol. 3, pp. 279-284. July 23-25, 2007. Agios Nikolaos, Greece.

[3] Psiaki, M. L., “Block Acquisition of weak GPS signals in a software receiver”, Proceedings of ION GPS 2001, the 14th International

Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation, Salt Lake City, Utah, September 11-14, 2001, pp. 2838- 2850.

[4] Ruscelli, AL; Cecchetti, G (2008), “Toward the QoS support in 4G wireless systems”, proceeding of 18th Tyrrhenian Workshop on

Digital Communications, pp. 245-252. September, 2007 Italy.

[5] Xichun Li, Rosli Salleh, (2007), “Handoff techniques for 4G wireless mobile Internet”, Information Technology Journal 6 (5), pp. 745-750.

[6] Rosli Salleh, Xichun Li, Lina Yang, Zhiyuan Li, (2008), “Radio Frequency Convergence Protocol for 4G Networks”, Proceedings of the 8th WSEAS International Conference on Multimedia System and Signal Processing (MUSP ’08). Vol. 586, pp. 287-293. April 6-8, 2008. Hangzhou, China.

[7] Psiaki, M. L., “Block Acquisition of weak GPS signals in a software receiver”, Proceedings of ION GPS 2001, the 14th International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation, Salt Lake City, Utah, September 11-14, 2001, pp. 2838- 2850.