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Banda Ancha Wireless: ¿CDMA o WIMAX?

Banda Ancha Wireless: ¿CDMA o WIMAX?

Chenwei Yan*

En el complejo entorno actual de banda ancha, ha aumentado en todas partes la demanda de cobertura inalámbrica, así como la búsqueda de enlaces más grandes y veloces de área extendida que puedan manejar el ancho de banda requerido para aplicaciones tales como broadcasting de video, navegación de Internet, Voz sobre IP (VoIP), y muchas otras. Los operadores de telefonía celular y los proveedores de Internet (ISPs) desean una conexión inalámbrica que también pueda proveer una vía de migración hacia una movilidad similar a la ofrecida por los sistemas celulares existentes. La disponibilidad de estas soluciones de banda ancha inalámbrica es especialmente importante para operadores que no poseen líneas de acceso de cable o telefonía, debido a que la solución les dará la oportunidad de llegar a los clientes en forma directa.

Existen dos opciones que soportan aplicaciones inalámbricas de banda ancha, Time Division-Code Division Multiple Access (TD-CDMA) y WiMAX. WiMAX se ha convertido en el estándar inalámbrico de área metropolitanas, aunque aún no se encuentra completo y los productos reales que lo apliquen están a dos o tres años de su uso práctico. TD-CDMA cumple con el estándar 3G Partnership Project (3GPP) Universal Mobile Telecommunications Systems Time Division Duplexing (UMTS TDD), y muchos operadores ya han instalado y generan actualmente ingresos de redes inalámbricas basadas en TD-CDMA. Como componente de 3GPP, TD-CDMA tiene el respaldo de un gran organismo de estándares internacionales y un gran número de operadores y fabricantes de equipamiento. WiMAX, por otro lado, está siendo desarrollado por un pequeño grupo de la industria.

Comparado con WiMAX, TD-CDMA tiene una cierta cantidad de ventajas técnicas que lo hacen un fuerte competidor en el mercado de banda ancha inalámbrica. Compararemos algunos de los elementos para distinguir las diferencias más importantes entre las dos tecnologías.

Celdas más grandes, menores costos

El área de cobertura de una celda de tecnología inalámbrica es de importancia clave, ya que los operadores pueden reducir su inversión de capital si pueden atender la misma área con menos estaciones. TD-CDMA tiene una clara ventaja en este tema, con una cobertura de celdas de varios kilómetros, testeada en varias pruebas de operadores e instalaciones comerciales. Para lograr esta cobertura, TD-CDMA emplea mecanismos avanzados de control de la potencia, que permiten que el tráfico de datos se reduzca gradualmente a medida que una terminal se aleja más y más de la estación base.

Las llamadas de WiMAX hacen uso de una técnica de modulación basada en Orthogonal Frequency-Division Multiplex (OFDM), y la cobertura aún no se ha probado en una red verdadera. Los análisis teóricos demuestran que la cobertura de la celda es de menos de 280 metros en el exterior utilizando OFD Multiple Access (OFDMA), y menos de 450 metros en el exterior utilizando OFDMA en la banda de 2.6 GHz.

Inalámbrico fijo ahora, pero móvil más adelante

La capacidad de una tecnología para soportar la movilidad, aún si los operadores desean inicialmente instalar una solución inalámbrica fija, es importante por dos razones. La primera es que la capacidad de llevar un modem PCMCIA a cualquier lugar es una diferenciación importante de valor agregado, y un elemento de venta para un operador, aún cuando la mayoría de los usuarios se quede en un lugar fijo. En segundo lugar, una tecnología de banda ancha inalámbrica que soporta la movilidad actualmente, en lugar de una que soporta solamente las aplicaciones fijas, le da a los operadores un componente para lograr una migración sencilla a aplicaciones móviles futuras.

La movilidad y la portabilidad deben ser soportadas en la terminal del cliente, ya que los módems fijos tradicionales tienen un factor de forma diferente a los dispositivos móviles.
Las terminales de usuario de TD-CDMA pueden soportar la movilidad al detectar en forma automática la fuerza de la señal de las celdas que rodean a las estaciones base, e informando a la red de la disponibilidad de una nueva señal antes de que se corte la conexión actual. La detección automática de señal permite de este modo un pasaje transparente a medida que el usuario se desplaza del área de cobertura de una celda a otra.

La movilidad también requiere el soporte de Radio Access Network (RAN) y la red principal, y es mucho más fácil de lograr cuando una red completa se basa en el mismo estándar. TD-CDMA hace uso de las redes ya existentes, maduras e instaladas profusamente para UMTS/GSM, y el pasaje de un equipo al otro es manejado por los estándares y protocolos bien definidos de 3GPP.

La primera versión de WiMAX se define solamente como un RAM de banda ancha y no soporta la movilidad. Aunque se sostiene que las versiones posteriores de WiMAX soportarán la movilidad, la falta de estandarización hace que resulte difícil integrar los productos basados en WiMAX de diferentes fabricantes. A pesar de que algunos fabricantes afirman que están trabajando en un WiMAX móvil, los observadores de la industria están escépticos acerca que esto suceda pronto, si alguna vez sucede, especialmente si hay mayor reconocimiento del hecho que UMTS-TDD ya ofrece movilidad junto con altas velocidades.

Soporte para Voz sobre IP

La implementación normal de canales compartidos para los datos en paquetes es fantástica para lograr eficiencia de ancho de banda, pero presenta un gran desafío para el tráfico de voz en paquetes. La tecnología TD-CDMA resuelve este problema al soportar canales de aire dedicados de interfase para tráfico de Voz sobre IP (VoIP) cuando se define una sesión de usuario de voz, así como soportar calidad de servicio (QoS) extremo a extremo. El ancho de banda dedicado para los paquetes de voz sobre la interfase de aire es crítico, ya que los paquetes de voz deben ser entregados con una latencia mínima para garantizar la calidad del sonido. Esta tecnología, junto con la calidad de servicio de las redes base definidas por 3GPP, garantizar que ni la interfase de aire ni la red base se vuelvan un cuello de botella para el tráfico de voz, lo cual es tradicionalmente una limitación para los servicios de voz sobre una red de datos de paquetes compartida. Ya se está utilizando VoIP bajo TD-CDMA en instalaciones en actividad actualmente.
WiMAX no tiene una solución aún para VoIP, y QoS es un esfuerzo de extremo a extremo que requiere soporte del módem del usuario para cada pieza de equipamiento de la red. A diferencia de 3GPP, WiMAX no define el comportamiento de cada pieza de equipamiento en la red, lo cual hace que garantizar QoS sea una tarea compleja.

Roaming Global

TD-CDMA soporta el roaming global, debido a que el standard 3GPP subyacente fue desarrollado para los operadores celulares y también para los ISPs tradicionales. Las necesidades de los operadores de celulares se satisfacen a través del soporte para Home Location Register (HLR) y Universal Subscriber Identify Module (USIM), lo cual se define para global roaming. Las necesidades de roaming de ISP se satisfacen mediante servidores AAA RADIUS y funciones de extensión HLR que pueden agregarse en los equipos TD-CDMA.

WiMAX, sin embargo, no atiende a las necesidades de los operadores de celulares. Debido a que está siendo diseñado para satisfacer las necesidades de los ISPs, WiMAX soporta el roaming solamente a través de AAA RADIUS y no tiene protocolos bien definidos para roaming global.

Flexibilidad de la Banda de Frecuencias

TD-CDMA tiene ventaja sobre WiMAX al proveer al operador con tanta flexibilidad como sea posible, utilizando la banda de frecuencias disponibles. TD-CDMA opera en las bandas de 1.9 y 2.0GHz UMTS-TDD, así como las bandas de 2.5GHz y 3.4GHz. WiMAX, por otro lado, no puede operar en la banda UMTS. Aún más, los gobiernos europeos pueden restringir la banda de 2.5GHz a la basada en UMTS en el futuro próximo. De este modo, TD-CDMA tiene un mercado potencial mucho mayor a WiMAX.

La reutilización N=1 es un componente clave de la flexibilidad de frecuencia, y una característica natural de todas las tecnologías CDMA. Con la reutilización de N=1, los operadores necesitan soportar solamente una vez el espectro de frecuencias requerido. WiMAX requiere reutilización de subcanales en banda, o saltos de frecuencia si se utiliza N=1. Ambos métodos reducen la capacidad de la red. En la mayoría de los casos, se requiere reutilización N=3 con WiMax y requerirá que los operadores deban adquirir más espectro.

TD-CDMA Ofrece una solución para hoy y para mañana

Aunque es difícil comparar en un artículo breve todos los aspectos de las tecnologías TD-CDMA y WiMAX, aún una visión superficial de algunos elementos nos muestra diferencias muy claras. La ventaja la tiene sin duda TD-CDMA, una tecnología probada que ya se encuentra disponible para operadores de celulares e ISPs. También como TD-CDMA es parte de los estándares 3GPP, es totalmente ínteroperable con las redes basadas en UTMS y provee un sendero de migración a las aplicaciones móviles, permitiendo un uso más flexible del espectro disponible, así como la QoS que se requiere para las aplicaciones de voz. Estas ventajas se suman para mostrar que TD-CDMA es la tecnología que mejor se adapta para implementar soluciones de banda ancha inalámbrica en todo el mundo.

*Chenwei Yan, Product Line Manager de UTStarcom, Inc.
http://www.utstar.com
jorge@percepcion.org

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