Telefonía móvil: Rumbo al 4G

WiMax II (Worldwide Interoperability for Microwave Access) y LTE (Long Term Evolution) se encaminan a ser los formatos dominantes en la puja que dará la base inicial a esta incipiente generación tecnológica en telecomunicaciones: 4G (fourth generation). Pero el gran desafío sigue siendo los márgenes de velocidad en escenarios de alta y baja movilidad. El mercado siempre deseará ir más allá, motivo por el cual las empresas estarán siempre presionadas a brindar soluciones y evolucionar hacia un mayor caudal de datos. Avances y retrocesos en la búsqueda del estándar.

La Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) está trabajando actualmente en un estándar de celulares 4G que se publicará en un par de años. La nueva tecnología permitirá voz, datos y streaming multimedia a velocidades muy superiores a las actuales. La base de esta cuarta generación se concentra en lograr velocidades de red no menores a 100 Mb/s en condiciones de alta movilidad, y velocidades del orden de 1Gb/s en un escenario estático o fijo.

UIT-R (Sector de Radiocomunicaciones) estima que se requerirá de tecnología muy avanzada para brindar un soporte seguro a los sistemas de redes de datos de al menos 100 Mb/s, y que además será necesario el uso de OFDMA (Orthogonal Frecuency Division Multiple Access), una versión multiusuario de OFDM. Mientras que las actuales familias 3G – incluyendo WCDMA, HSDPA, CDMA2000, y EVDO – fueron diseñadas para la optimización de las comunicaciones de voz, todas las tecnologías 4G deberán basarse en la optimización del envío de paquetes de datos.

En la actualidad, hay tres candidatos a ser futuros estándares 4G (si bien hay otros proyectos que pueden sumarse hasta que finalmente la UIT apruebe el estándar). Los candidatos son: LTE (Long Term Evolution), UMB (Ultramobile de banda ancha), y WiMAX II (Worldwide Interoperability for Microwave Access), una evolución a partir del estándar IEEE 802.11 WLAN (Wireless Local Area Network).

LTE fue desarrollado por el grupo 3GPP, mientras que el sistema UMB es propuesto por la alianza 3GPP2, en tanto que WiMAX II viene de la mano de WiMAX Forum. La tabla anterior compara algunos aspectos de los candidatos a alzarse con el estándar. Todas las transmisiones usan OFDMA, método con el cual se consigue el acceso múltiple dividiendo el canal en un conjunto de subportadoras que se reparten en grupos en función de la necesidad de cada uno de los usuarios. Para conseguir una mayor eficiencia, el sistema se realimenta con las condiciones del canal, adaptando continuamente el número de subportadoras asignadas al usuario en función de la velocidad que éste necesita y de las condiciones del canal.

Los problemas que deberán afrontar los ingenieros de diseño son incontables. Entre los primeros que podemos mencionar se encuentra el ancho de banda del canal que deberá utilizar el sistema (100Mhz.). Dado que el espectro radioeléctrico ya está muy saturado, deberán optar por las bandas de UHF de 700Mhz. que vayan dejando libres los canales de TV tras el apagón analógico, o deberán desplazar el ámbito de trabajo a porciones más despejadas y menos propensas a interferencias, como puede ser la banda de 3.2Ghz.

La utilización de cualquiera de las dos bandas trae ventajas pero también inconvenientes. Utilizar una banda de frecuencias bajas significaría una antena de dimensiones importantes para lo que es el tamaño de un teléfono móvil, por lo que si se piensa en este aspecto, conviene utilizar 3.2Ghz. Sin embargo, sería necesaria una mayor emisión de potencia de transmisión ya que 3.2Ghz es una frecuencia muy alta y tiende a ser bloqueada muy fácilmente por los elementos sólidos. Esta desventaja redundaría en un mayor consumo de baterías y en consecuencias aún desconocidas para la salud de los usuarios por la utilización de potencias elevadas en esa gama de frecuencias (microondas).

También se está hablando del reemplazo de las células tradicionales por Femtocélulas. Las femtocélulas son una filosofía aplicada al despliegue de redes inalámbricas que consiste en la instalación de cientos de puntos de accesos de baja potencia conectados mediante líneas de cobre. De esta forma se elimina la necesidad de un enlace de microondas y se ofrece un servicio de alta calidad a los usuarios sin utilizar las estaciones base (empleadas con anterioridad) de mayor potencia e impacto visual. La tecnología Femtocell soportará indistintamente el despliegue de GSM (telefonía móvil digital), UMTS, Wimax, Wifi y cualquier tecnología inalámbrica con o sin licencia.

El desarrollo exitoso de esta  tecnología es la apuesta de todos lo operadores móviles del mundo para dar servicios a sus usuarios. Se estima que en el 2012 el 90% de la cobertura urbana estará soportada por la tecnología Femtocell. Además, la calidad de la cobertura y capacidad de las redes de los operadores inalámbricos mejorará de forma sustancial para poder absorber la prestación de nuevos servicios y los usuarios de banda ancha.

Por otro lado, los operadores actuales de telefonía móvil deberán aportar compatibilidad con los sistemas actuales en uso, es decir, deberán simplificar las arquitecturas constructivas y unificarse en el camino del consenso de diseño, ya que un teléfono 4G deberá poder funcionar en Europa o en EEUU dentro de redes GSM, pudiendo activar las bandas que estén disponibles en el país en que se quiera utilizar. Los clientes no admiten fisuras en la transición de estos servicios y menos aún en una tecnología que al momento de desembarcar en el mercado no será precisamente de las más económicas.

Además, los fabricantes de instrumentos de medición buscan conocer cuáles serán las especificaciones que tendrá el futuro estándar. Estos parámetros son imprescindibles para poder desarrollar los instrumentos que utilizarán los fabricantes de los teléfonos del próximo decenio. Los desarrolladores de instrumentos se basan en emuladores que imitan el comportamiento del otro extremo de la red, pero al no tener una definición planteada, las incógnitas superan a las certezas.

La introducción de la 4G no significa que todas las tecnologías 3G de repente desaparecerán de la noche a la mañana. Cualquier nuevo diseño tendrá que trabajar de forma integrada con la infraestructura existente, hasta que en algún momento, en un futuro lejano, cuando todo esté alineado con las normas de 4G, la 3G pase al recuerdo. En ese momento, el estado de la técnica será probablemente 5G (quinta generación) o 6G (sexta generación), y el ciclo comenzará de nuevo.

Además, los fabricantes de equipos telefónicos coinciden en que sus ingenieros habitualmente piensan en las cifras de ruido, en la duración de las baterías, en la sensibilidad de los receptores y en muchos otros aspectos que hacen al óptimo funcionamiento de la unidad en uso. Los rendimientos en prestaciones de velocidad no son el desvelo de los desarrolladores, quienes estiman que el acuerdo por lograr un estándar 4G se determinará tras un apretón de manos entre poderosas compañías dominantes del mercado, antes de las pertinentes y efectivas pruebas de campo de los aparatos.

Esta nueva tecnología de velocidades extraordinarias (en lo que respecta al intercambio de información) acercará con mayor fuerza la Internet a la telefonía móvil y la integrará de manera incipiente a los ordenadores portátiles y a los aparatos de HDTV. Sin embargo, la realidad de la economía mundial actual, sumada a los enormes gastos en infraestructura que se deberán realizar para tal fin, da sobrados justificativos para que la transición sea mucho más lenta de lo que se espera.

Observadores de la industria especulan que, en última instancia, 4G podría terminar como una combinación de diferentes enfoques. O peor aún, las distintas compañías podrían simplemente utilizar la tecnología de su elección, independientemente de la normalización, hasta que el estándar definitivo tome forma en función del dominio del mercado, en lugar de regirse por los deseos de planteos institucionales. Es decir, 4G tal vez termine siendo el resultado del éxito en el mercado de alguna poderosa compañía, en lugar de ser un estándar propuesto de antemano por la UIT, limitándose esta última a legalizar los acontecimientos una vez que hayan sucedido y nada más. Pero estas son meras especulaciones.

Actualmente, hay 112 países que poseen 252 operadores con tecnología 3G y 3.5G. Sin embargo, y si se siguen los caminos correctos, la adopción masiva de un nuevo estándar 4G no podrá realizarse hasta que el proceso cumpla con las normas impuestas por la UIT y los proveedores hayan comenzado a recuperar las inversiones realizadas hasta hoy en tecnología 3G y 3.5G.