3G

Tercera generación de tecnología de telecomunicaciones móviles inalámbricas

Un módem USB para 3G conectado a una computadora portátil.

3G es la tercera generación de tecnología de telecomunicaciones móviles inalámbricas . Es la actualización de las velocidades de datos mejoradas 2G , 2.5G , GPRS y 2.75G para las redes GSM Evolution, que ofrecen una transferencia de datos más rápida y una mejor calidad de voz. ^[1] Esta red fue reemplazada por 4G y, más tarde, por 5G . Esta red se basa en un conjunto de estándares utilizados para dispositivos móviles y servicios y redes de telecomunicaciones móviles que cumplen con las especificaciones de Telecomunicaciones Móviles Internacionales-2000 (IMT-2000) establecidas por la Unión Internacional de Telecomunicaciones . 3G se utiliza en telefonía de voz inalámbrica, acceso a Internet móvil , acceso a Internet inalámbrico fijo, videollamadas y TV móvil. ^[1]

Las redes de telecomunicaciones 3G admiten servicios que proporcionan una tasa de transferencia de información de al menos 144 kbit/s . ^{[2] [3]} Las versiones 3G posteriores, a menudo denominadas 3.5G y 3.75G , también proporcionan acceso de banda ancha móvil de varios Mbit/s a teléfonos inteligentes y módems móviles , por ejemplo, en computadoras portátiles. Esto garantiza que sea adecuado para llamadas de voz inalámbricas, acceso a Internet móvil, acceso a Internet inalámbrico fijo, videollamadas y tecnologías de TV móvil.

Desde que se introdujeron los sistemas 1G entre 1979 y principios y mediados de los años 1980, ha aparecido una nueva generación de estándares celulares aproximadamente cada diez años . Cada generación se caracteriza por nuevas bandas de frecuencia , velocidades de datos más altas y tecnología de transmisión no compatible con versiones anteriores . Las primeras redes 3G comerciales se introdujeron a mediados de 2001. ^{[4] [5] [6] [7]}

Descripción general

Varias compañías de telecomunicaciones comercializaron servicios de Internet móvil inalámbrico como 3G , lo que indica que el servicio anunciado se proporcionaba a través de una red inalámbrica 3G. Sin embargo, los servicios 3G han sido ampliamente reemplazados en el marketing por los servicios 4G y 5G en la mayoría de las áreas del mundo. Los servicios anunciados como 3G deben cumplir con los estándares técnicos IMT-2000 , incluidos los estándares de confiabilidad y velocidad (velocidades de transferencia de datos). Para cumplir con los estándares IMT-2000, las redes móviles de tercera generación, o 3G, deben mantener velocidades mínimas constantes de Internet de 144 Kbps. ^[3] Sin embargo, muchos servicios anunciados como 3G brindan una velocidad mayor que los requisitos técnicos mínimos para un servicio 3G. ^[8] Las versiones 3G posteriores, denominadas 3.5G y 3.75G , proporcionaron acceso de banda ancha móvil de varios Mbit/s para teléfonos inteligentes y módems móviles en computadoras portátiles. ^[9]

Estándares de marca 3G:

• El sistema UMTS (Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles), estandarizado por 3GPP en 2001, se utilizó en Europa, Japón, China (con una interfaz de radio diferente) y otras regiones donde predominaba la infraestructura del sistema GSM (Sistemas Globales para Comunicaciones Móviles) 2G . Los teléfonos celulares suelen ser híbridos de UMTS y GSM . Se ofrecen varias interfaces de radio que comparten la misma infraestructura:
  • La interfaz de radio original y más extendida se llama W-CDMA (Acceso Múltiple por División de Código de Banda Ancha).
  • La interfaz de radio TD-SCDMA se comercializó en 2009 y sólo se ofreció en China.
  • La última versión de UMTS, HSPA+ , puede proporcionar velocidades máximas de datos de hasta 56 Mbit/s en el enlace descendente en teoría (28 Mbit/s en los servicios existentes) y 22 Mbit/s en el enlace ascendente.
• El sistema CDMA2000 , que se ofreció por primera vez en 2002, fue estandarizado por 3GPP2 y se utilizó especialmente en América del Norte y Corea del Sur, compartiendo infraestructura con el estándar 2G IS-95 . Los teléfonos celulares suelen ser híbridos de CDMA2000 e IS-95. La última versión EVDO Rev. B ofrece velocidades pico de 14,7 Mbit/s de bajada.

Los sistemas 3G y las interfaces de radio se basan en la tecnología de transmisión de radio de espectro ensanchado . Si bien el estándar GSM EDGE ("2.9G"), los teléfonos inalámbricos DECT y los estándares Mobile WiMAX también cumplen formalmente los requisitos IMT-2000 y están aprobados como estándares 3G por la UIT, por lo general no se los considera 3G y se basan en tecnologías completamente diferentes.

Los estándares comunes que cumplen con el estándar IMT2000/3G son:

• EDGE , una revisión de la organización 3GPP de los antiguos métodos de transmisión basados ​​en GSM 2G , que utiliza los mismos nodos de conmutación, sitios de estaciones base y frecuencias que GPRS, pero incluye una nueva estación base y circuitos de RF para teléfonos celulares. Se basa en el esquema de modulación 8PSK , tres veces más eficiente , como complemento del esquema de modulación GMSK original . EDGE todavía se utiliza ampliamente debido a su facilidad de actualización a partir de la infraestructura GSM 2G y los teléfonos celulares existentes.
  • La tecnología EDGE combinada con la tecnología GPRS 2.5G se denomina EGPRS y permite velocidades de datos pico del orden de 200 kbit/s, al igual que las versiones WCDMA UMTS originales y, por lo tanto, cumple formalmente con los requisitos IMT2000 en sistemas 3G. Sin embargo, en la práctica, EDGE rara vez se comercializa como un sistema 3G, sino como un sistema 2.9G . EDGE muestra una eficiencia espectral del sistema ligeramente mejor que los sistemas UMTS y CDMA2000 originales , pero es difícil alcanzar velocidades de datos pico mucho más altas debido al ancho de banda espectral GSM limitado de 200 kHz, y por lo tanto es un callejón sin salida.
  • EDGE también era un modo en el sistema TDMA IS-136 , que ya no se utiliza.
  • Evolved EDGE , la última revisión, tiene picos de 1 Mbit/s de bajada y 400 kbit/s de subida, pero no se utiliza comercialmente.
• Sistema universal de telecomunicaciones móviles, creado y revisado por el 3GPP . La familia es una revisión completa de GSM en términos de métodos de codificación y hardware, aunque algunos sitios GSM pueden ser modernizados para transmitir en formato UMTS/ W-CDMA .
  • W-CDMA es la implementación más común, que normalmente funciona en la banda de 2100 MHz. Algunos otros utilizan las bandas de 850, 900 y 1900 MHz.
    • HSPA es una fusión de varias actualizaciones del estándar W-CDMA original y ofrece velocidades de 14,4 Mbit/s de descarga y 5,76 Mbit/s de carga. HSPA es compatible con versiones anteriores y utiliza las mismas frecuencias que W-CDMA.
    • HSPA+ , una nueva revisión y actualización de HSPA, puede proporcionar velocidades de datos pico teóricas de hasta 168 Mbit/s en el enlace descendente y 22 Mbit/s en el enlace ascendente, utilizando una combinación de mejoras de la interfaz aérea, así como HSPA multiportadora y MIMO . Sin embargo, técnicamente, MIMO y DC-HSPA se pueden utilizar sin las mejoras "+" de HSPA+.
• El sistema CDMA2000 , o IS-2000, que incluye CDMA2000 1x y CDMA2000 High Rate Packet Data (o EVDO), estandarizado por 3GPP2 ( que difiere del 3GPP), evolucionando a partir del sistema CDMA IS-95 original, se utiliza especialmente en América del Norte, China, India, Pakistán, Japón, Corea del Sur, el Sudeste Asiático, Europa y África.
  • CDMA2000 1x Rev. E tiene una mayor capacidad de voz (tres veces la cantidad original) en comparación con Rev. 0 EVDO Rev. B ofrece velocidades pico de descarga de 14,7 Mbit/s mientras que Rev. C mejora la experiencia del usuario de terminales existentes y nuevas.

Si bien los teléfonos inalámbricos DECT y los estándares Mobile WiMAX también cumplen formalmente con los requisitos IMT-2000, generalmente no se los considera debido a su rareza y falta de idoneidad para su uso con teléfonos móviles. ^[10]

Desintegración de los sistemas 3G

Los proyectos de investigación y desarrollo de 3G (UMTS y CDMA2000) comenzaron en 1992. En 1999, la UIT aprobó cinco interfaces de radio para IMT-2000 como parte de la Recomendación UIT-R M.1457; WiMAX se agregó en 2007. ^[11]

Existen estándares evolutivos (EDGE y CDMA) que son extensiones compatibles con versiones anteriores de redes 2G preexistentes , así como estándares revolucionarios que requieren un hardware de red y asignaciones de frecuencias completamente nuevos. Los teléfonos celulares utilizan UMTS en combinación con estándares y anchos de banda GSM 2G, pero no admiten EDGE . El último grupo es la familia UMTS , que consta de estándares desarrollados para IMT-2000, así como los estándares DECT y WiMAX desarrollados independientemente, que se incluyeron porque se ajustan a la definición de IMT-2000.

Si bien EDGE cumple con las especificaciones 3G, la mayoría de los teléfonos GSM/UMTS informan la funcionalidad EDGE ("2.75G") y UMTS ("3G"). ^[12]

Historia

Estándares de redes celulares y cronograma de generación.

La tecnología 3G fue el resultado del trabajo de investigación y desarrollo realizado por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) a principios de la década de 1980. Las especificaciones y estándares 3G se desarrollaron en quince años. Las especificaciones técnicas se pusieron a disposición del público bajo el nombre IMT-2000. El espectro de comunicación entre 400 MHz y 3 GHz se asignó para 3G. Tanto el gobierno como las empresas de comunicaciones aprobaron el estándar 3G. La primera red 3G precomercial fue lanzada por NTT DoCoMo en Japón en 1998, ^[13] con la marca FOMA . Estuvo disponible por primera vez en mayo de 2001 como una versión preliminar (prueba) de la tecnología W-CDMA . El primer lanzamiento comercial de 3G también lo realizó NTT DoCoMo en Japón el 1 de octubre de 2001, aunque inicialmente fue algo limitado en alcance; ^{[14] [15]} la disponibilidad más amplia del sistema se retrasó por aparentes preocupaciones sobre su confiabilidad. ^[16]

La primera red precomercial europea fue una red UMTS en la Isla de Man de Manx Telecom , el operador entonces propiedad de British Telecom , y la primera red comercial (también basada en UMTS W-CDMA) en Europa fue inaugurada por Telenor en diciembre de 2001 sin teléfonos comerciales y, por lo tanto, sin clientes que pagaran.

La primera red que comenzó a operar comercialmente fue la de SK Telecom en Corea del Sur con tecnología 1xEV-DO basada en CDMA en enero de 2002. En mayo de 2002, la segunda red 3G de Corea del Sur fue la de KT con EV-DO y, por lo tanto, los surcoreanos fueron los primeros en ver competencia entre operadores 3G.

La primera red 3G comercial de Estados Unidos fue la de Monet Mobile Networks, con tecnología CDMA2000 1x EV-DO, pero el proveedor de la red posteriormente cesó sus operaciones. El segundo operador de red 3G en Estados Unidos fue Verizon Wireless en julio de 2002, también con tecnología CDMA2000 1x EV-DO. AT&T Mobility también era una verdadera red 3G UMTS , tras haber completado la actualización de la red 3G a HSUPA .

La primera red comercial 3G del Reino Unido fue iniciada por Hutchison Telecom , que originalmente estaba detrás de Orange SA ^[17]. En 2003, anunció la primera red comercial de telefonía móvil 3G de tercera generación en el Reino Unido.

La primera red de demostración precomercial en el hemisferio sur fue construida en Adelaida , Australia del Sur, por m.Net Corporation en febrero de 2002 utilizando UMTS en 2100 MHz. Esta fue una red de demostración para el Congreso Mundial de TI de 2002. La primera red 3G comercial fue lanzada por Hutchison Telecommunications con la marca Three o "3" en junio de 2003. ^[18]

En la India , el 11 de diciembre de 2008, la empresa estatal Mahanagar Telecom Nigam Limited (MTNL) lanzó los primeros servicios de telefonía móvil y de Internet 3G en las ciudades metropolitanas de Delhi y Bombay. Después de MTNL, otra empresa estatal, Bharat Sanchar Nigam Limited (BSNL), comenzó a desplegar redes 3G en todo el país.

Emtel lanzó la primera red 3G en África. ^[19]

Adopción

Japón fue uno de los primeros países en adoptar la tecnología 3G, debido al proceso de asignación de espectro 3G, que en Japón se adjudicó sin un gran costo inicial. El espectro de frecuencias se asignó en los EE. UU. y Europa mediante subastas, lo que requirió una enorme inversión inicial para cualquier empresa que quisiera proporcionar servicios 3G. Las empresas europeas pagaron colectivamente más de 100 mil millones de dólares en sus subastas de espectro. ^[20]

Nepal Telecom adoptó el servicio 3G por primera vez en el sur de Asia . Sin embargo, su adopción en Nepal fue relativamente lenta . En algunos casos, las redes 3G no utilizan las mismas frecuencias de radio que las 2G , por lo que los operadores móviles deben construir redes completamente nuevas y licenciar frecuencias completamente nuevas, especialmente para lograr altas velocidades de transmisión de datos. Las demoras de otros países se debieron a los gastos de actualización del hardware de transmisión, especialmente para UMTS , cuya implementación requirió el reemplazo de la mayoría de las torres de transmisión. Debido a estos problemas y dificultades con la implementación, muchos operadores no pudieron o retrasaron la adquisición de estas capacidades actualizadas.

En diciembre de 2007, había 190 redes 3G en funcionamiento en 40 países y 154 redes HSDPA en 71 países, según la Asociación Mundial de Proveedores de Servicios Móviles (GSA). En Asia, Europa, Canadá y Estados Unidos, las compañías de telecomunicaciones utilizan la tecnología W-CDMA con el apoyo de unos 100 diseños de terminales para operar redes móviles 3G.

El despliegue de las redes 3G se vio retrasado por los enormes costes adicionales de las tasas de licencias de espectro en algunos países. Las tasas de licencias en algunos países europeos eran especialmente elevadas, impulsadas por las subastas gubernamentales de un número limitado de licencias y subastas de ofertas selladas , y por el entusiasmo inicial por el potencial de la 3G. Esto condujo a una crisis de las telecomunicaciones que se produjo simultáneamente con crisis similares en los campos de la fibra óptica y las puntocom .

El estándar 3G es quizás más conocido debido a la expansión masiva del mercado de comunicaciones móviles posterior a la 2G y a los avances de los teléfonos móviles de consumo. Un desarrollo especialmente notable durante esta época es el teléfono inteligente (por ejemplo, el iPhone y la familia Android ), que combina las capacidades de una PDA con un teléfono móvil, lo que llevó a una demanda generalizada de conectividad a Internet móvil. La 3G también introdujo el término " banda ancha móvil " porque su velocidad y capacidad la convirtieron en una alternativa viable para la navegación por Internet y los módems USB que se conectan a redes 3G y, ahora, 4G se volvieron cada vez más comunes.

Penetración del mercado

En junio de 2007, se había conectado el abonado 3G número 200 millones, de los cuales 10 millones estaban en Nepal y 8,2 millones en la India . Este número 200 millones es sólo el 6,7% de los 3.000 millones de abonados a teléfonos móviles en todo el mundo. (Si contamos los clientes CDMA2000 1x RTT (velocidad de bits máxima del 72% de los 200 kbit/s que definen el 3G), el tamaño total de la base de abonados casi 3G era de 475 millones en junio de 2007, lo que representaba el 15,8% de todos los abonados en todo el mundo). En los países donde se lanzó 3G por primera vez (Japón y Corea del Sur), la penetración 3G supera el 70%. ^[21] En Europa, el país líder ^{[ ¿cuándo? ]} en cuanto a penetración 3G es Italia, con un tercio de sus abonados migrados a 3G. Otros países líderes ^{[ ¿cuándo?] ]} para el uso de 3G incluyen Nepal , Reino Unido , Austria , Australia y Singapur con un nivel de migración del 32%.

Según estimaciones de la UIT, ^[22] en el cuarto trimestre de 2012 había 2096 millones de suscriptores activos de banda ancha móvil ^{[ vago ]} en todo el mundo de un total de 6835 millones de suscriptores, esto es un poco más del 30%. Aproximadamente la mitad de las suscripciones de banda ancha móvil son para suscriptores en países desarrollados, 934 millones de un total de 1600 millones, bastante más del 50%. Sin embargo, hay que tener en cuenta que existe una distinción entre un teléfono con conectividad de banda ancha móvil y un teléfono inteligente con una pantalla grande, etc., aunque según ^[23] la UIT e informatandm.com, EE. UU. tiene 321 millones de suscripciones móviles, incluidas 256 millones que son 3G o 4G, lo que representa el 80% de la base de suscriptores y el 80% de la población estadounidense, según ^[22] ComScore solo un año antes, en el cuarto trimestre de 2011, solo alrededor del 42% de las personas encuestadas en EE. UU. informaron que poseían un teléfono inteligente. En Japón, la penetración de 3G fue similar, alrededor del 81%, pero la propiedad de teléfonos inteligentes fue menor, alrededor del 17%. ^[22] En China , había 486,5 millones de suscriptores de 3G en junio de 2014, ^[24] en una población de 1.385.566.537 ( estimación de la ONU de 2013 ).

Declive y desmantelamiento

Desde la creciente adopción de redes 4G en todo el mundo, el uso de 3G ha ido disminuyendo. Varios operadores de todo el mundo ya han cerrado o están en proceso de cerrar sus redes 3G (véase la tabla siguiente). En varios lugares, se está cerrando 3G mientras que su predecesor más antiguo, 2G, se mantiene en funcionamiento; Vodafone Europa está haciendo esto, citando la utilidad de 2G como una alternativa de bajo consumo. ^[25] EE en el Reino Unido planea apagar sus redes 3G a principios de 2024. ^[26] En los EE. UU., Verizon cerró sus servicios 3G el 31 de diciembre de 2022, ^[27] T-Mobile cerró las redes de Sprint el 31 de marzo de 2022 y cerró sus redes principales el 1 de julio de 2022, ^[28] y AT&T lo ha hecho el 22 de febrero de 2022. ^[29]

En la actualidad, la disponibilidad y el soporte de la tecnología 3G en todo el mundo están disminuyendo. La tecnología que depende de la tecnología 3G para su uso se está volviendo inoperativa en muchos lugares. Por ejemplo, la Unión Europea planea garantizar que los países miembros mantengan las redes 2G como respaldo ^{[ cita requerida ]} , de modo que los dispositivos 3G que sean compatibles con las frecuencias 2G puedan seguir utilizándose. Sin embargo, en los países que planean desmantelar las redes 2G o que ya lo han hecho, como Estados Unidos y Singapur, los dispositivos que solo admiten 3G y son compatibles con las frecuencias 2G se están volviendo inoperativos. ^[30] En febrero de 2022, menos del 1% de los clientes de telefonía móvil en los Estados Unidos usaban 3G; AT&T ofreció dispositivos de reemplazo gratuitos a algunos clientes en el período previo a su cierre. ^[31]

Patentes

Se ha estimado que hay casi 8.000 patentes declaradas esenciales ( FRAND ) relacionadas con las 483 especificaciones técnicas que forman los estándares 3GPP y 3GPP2 . ^{[32] [33]} Doce empresas representaron en 2004 el 90% de las patentes ( Qualcomm , Ericsson , Nokia , Motorola , Philips , NTT DoCoMo , Siemens , Mitsubishi , Fujitsu , Hitachi , InterDigital y Matsushita ).

Aun así, es posible que algunas patentes esenciales para la 3G no hayan sido declaradas por sus titulares. Se cree que Nortel y Lucent tienen patentes no divulgadas esenciales para estas normas. ^[33]

Además, el fondo de patentes existente para la Plataforma de Patentes 3G tiene poco impacto en la protección FRAND porque excluye a los cuatro mayores propietarios de patentes para 3G. ^{[34] [35]}

Características

Tasas de datos

La UIT no ha proporcionado una definición clara ^{[36] [ vaga ]} de la velocidad de datos que los usuarios pueden esperar de los equipos o proveedores 3G. Por lo tanto, los usuarios a los que se les vende el servicio 3G pueden no ser capaces de señalar una norma y decir que no se están cumpliendo las velocidades que especifica. Si bien en un comentario se afirma que "se espera que las IMT-2000 proporcionen velocidades de transmisión más altas: una velocidad de datos mínima de 2 Mbit/s para usuarios estáticos o que caminan, y 348 kbit/s en un vehículo en movimiento", ^[37] la UIT en realidad no especifica claramente las velocidades mínimas requeridas, ni las velocidades promedio requeridas, ni qué modos ^{[ se necesita una aclaración ]} de las interfaces se califican como 3G, por lo que en el mercado se venden diversas velocidades de datos ^{[ vagas ]} como '3G'.

En una implementación de mercado, las velocidades de datos de enlace descendente 3G definidas por los proveedores de servicios de telecomunicaciones varían según la tecnología subyacente implementada: hasta 384 kbit/s para UMTS (WCDMA), hasta 7,2 Mbit/s para HSPA y un máximo teórico de 21,1 Mbit/s para HSPA+ y 42,2 Mbit/s para DC-HSPA+ (técnicamente 3,5G, pero generalmente agrupado bajo el nombre comercial de 3G). ^{[ cita requerida ]}

Compare las velocidades de datos con 3.5G y 4G .

Seguridad

Las redes 3G ofrecen mayor seguridad que sus predecesoras 2G. Al permitir que el UE (Equipo de Usuario) autentifique la red a la que se está conectando, el usuario puede estar seguro de que la red es la deseada y no una suplantadora. Las redes 3G utilizan el cifrado de bloques KASUMI en lugar del antiguo cifrado de flujo A5/1 . Sin embargo, se han identificado una serie de debilidades graves en el cifrado KASUMI. ^[38]

Además de la seguridad de la infraestructura de red 3G, se ofrece seguridad de extremo a extremo cuando se accede a marcos de aplicaciones como IMS, aunque esto no es estrictamente una propiedad 3G.

Aplicaciones de 3G

El ancho de banda y la información de ubicación disponibles para los dispositivos 3G dan lugar a aplicaciones que antes no estaban disponibles para los usuarios de teléfonos móviles. Se hizo posible navegar cómodamente por Internet en una red 3G en movimiento con un mínimo de molestias, y realizar muchas otras tareas que antes eran una molestia lenta y difícil en 2G . Los dispositivos médicos , las alarmas contra incendios y los monitores de tobillo utilizan esta red para realizar sus tareas designadas junto con los usuarios de teléfonos móviles. ^[39] Esta red marcó el comienzo de una red de comunicaciones celulares que se utilizó en una variedad tan amplia de tareas, lo que marcó el comienzo del uso generalizado de las redes celulares.

Evolución

Tanto 3GPP como 3GPP2 están trabajando en las extensiones de los estándares 3G que se basan en una infraestructura de red totalmente IP y que utilizan tecnologías inalámbricas avanzadas como MIMO . Estas especificaciones ya muestran características propias de IMT-Advanced (4G), el sucesor de 3G. Sin embargo, al no cumplir con los requisitos de ancho de banda para 4G (que es de 1 Gbit/s para operaciones estacionarias y 100 Mbit/s para operaciones móviles), estos estándares se clasifican como 3.9G o Pre-4G. 3GPP planea cumplir con los objetivos de 4G con LTE Advanced , mientras que Qualcomm ha detenido el desarrollo de UMB en favor de la familia LTE. ^[40]

El 14 de diciembre de 2009, TeliaSonera anunció en un comunicado de prensa oficial que "Estamos muy orgullosos de ser el primer operador del mundo en ofrecer a nuestros clientes servicios 4G". ^[41] Con el lanzamiento de su red LTE, inicialmente están ofreciendo servicios pre-4G (o más allá de 3G ) en Estocolmo, Suecia y Oslo, Noruega.

Eliminación gradual

Véase también

• Lista de generaciones de teléfonos móviles
• Teléfono móvil por radio (también conocido como "0G")
• Banda ancha móvil
• Radiación de los dispositivos inalámbricos y salud
• 1G
• 2G
• 4G
• 5G
• LTE (telecomunicaciones)

Referencias

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Enlaces externos

• Medios relacionados con 3G en Wikimedia Commons