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1SISTEMAS& TELEMÁTICA

Evolución de los sistemas móviles celulares GSM 13Álvaro Pachón de la Cruz.

Sistema de Evaluación de Proficienciasen Educación Superior -SERES-Ricardo Llamosa Villalba

Investigadores asociados: Adriana Llamosa Ardila,Sandro Castellanos, Andrés Guerrero, Liliana Paola Pinilla,Lilia Castellanos, Juddy Alexandra Gómez, Víctor Sánchez,María Isabel Benítez, Gerardo Latorre 47

Sistemas MIMO como Alternativa para el Control del EfectoMultitrayectoria y de la Interferencia Co-Canal en Sistemasde Radio Móvil Satelital y TerrestreAlexis Paolo García Ariza 57

Herramienta gráfica de modelado de redes inalámbricasbasada en modelos de propagación de señales en interiores 95Sandra Paulina LópezJuan David Osorio BetancurAndrés Navarro Cadavid

Servicios WEB: Distribución e integración 107Liliana M. Arboleda C.

El debate sobre el determinismo tecnológico:de impacto a influencia mutua 121Luis Alfonso Chávarro

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EL EDITOR


ABSTRACTThis paper presents the cellular sys-tems architecture evolution. It iden-tifies the structural components in-cluded in every stage of this evolu-tion, describing their main functionsand the aditions and/or modificatio-ns that they make over the cellularsystem network architecture.

KEYWORDSCellular Systems, Wireless Commu-nications.

RESUMENEn el artículo se presenta la evolu-ción de las arquitecturas de los siste-mas móviles celulares, se identificanlos componentes estructurales encada una de las etapas, se describesu funcionalidad y se muestran lasadiciones y/o modificaciones que so-bre la arquitectura de la red tienencada uno de los pasos que han mar-cado su evolución.

PALABRAS CLAVESSistemas móviles celulares, comuni-caciones inalámbricas

Clasificación: B.

Evolución de los sistemas móvilescelulares GSM

Álvaro Pachón de la Cruz.Departamento Redes y Comunicaciones

Universidad Icesi-I2T.e-mail: [email protected]

Fecha de recepción: 26-07-2004 Fecha de aceptación: 29-10-2004


INTRODUCCIÓNEn este artículo vamos a efectuar unanálisis comparativo entre las dife-rentes arquitecturas de los sistemasmóviles celulares GSM. Para hacer-lo, es importante contar con un mar-co de referencia común desde el cualestas arquitecturas puedan ser expli-cadas y desde donde su proceso evo-lutivo pueda ser entendido (Ver Fi-gura 1).

Vamos a considerar que la arquitec-tura de estos sistemas se encuentracompuesta por cuatro bloques bási-cos: El equipo de usuario, desde don-de éste se conecta a la red y a travésdel cual recibe sus servicios; la red

de acceso, constituida por el subsis-tema de estaciones base, permite lamovilidad del usuario dentro del áreade cobertura de la red; el núcleo de lared, constituido por el subsistema deconmutación, responsable por el es-tablecimiento de la trayectoria a tra-vés de la cual el intercambio de in-formación tiene lugar; y finalmente,el bloque de las otras redes, redes decobertura amplia (WAN), con las cua-les la red celular se interconecta(RDSI, RTPC, etc.).

En cada una de las fronteras, de cadauno de estos bloques funcionales, debeexistir una interfaz que haga posibleel intercambio de información.

Figura 1. Marco de referencia para el análisis

Es bien sabido que los servicios móvi-les han evolucionado en generaciones,en cada una de ellas resulta plenamen-te reconocible un conjunto de caracte-rísticas que las definen. La primera

generación fue la de los servicios ana-lógicos, la segunda, la de los serviciosdigitales, y la tercera, la de los servi-cios multimedia. En la Tabla 1 se esta-blece una comparación entre ellas.


Cada una de las arquitecturas queanalizaremos representa a una deestas generaciones: GSM, es una tec-nología de segunda generación;GPRS, es una tecnología de genera-ción 2.5, es decir, representa un esta-do de transición entre la segunda ytercera generación; UMTS, por el con-trario, es una tecnología de tercerageneración.

Para cada una de las arquitecturasse seguirá el siguiente esquema depresentación: Se identificarán lasentidades funcionales, las interfa-ces entre ellas, los protocolos queoperan en estas interfaces, se efec-tuará una descripción de la inter-faz de aire (la interfaz que se en-cuentra entre el móvil y el subsis-tema de estaciones base) y los ser-vicios que se ofrecen. Finalmente sepresentan los análisis comparativoscorrespondientes.

2. GSMEn los comienzos de los años ochen-ta, muchos países en Europa habíandesarrollado su propio sistema de te-lefonía celular análoga que impedíala interoperabilidad más allá de lasfronteras de cada país. En 1982, elCEPT (Conference of European Postand Telecommunications) establecióun grupo de trabajo para desarrollar

un sistema paneuropeo al que se de-nominó GSM-Groupe Speciale Mobi-le. El grupo propuso desarrollar unnuevo sistema inalámbrico móvil conlas siguientes premisas: itinerancia(roaming) internacional, soporte parala introducción de nuevos servicios,eficiencia espectral y compatibilidadcon la RDSI. En 1989, la responsabi-lidad por el desarrollo de GSM fuetransferida al ETSI-European Tele-communications Standards Instituteque denominó al proyecto como Glo-bal System for Mobile Communicatio-ns. La evolución de GSM ha estadomarcada por tres fases de evolución,la fase 1, en la que se produjeron susespecificaciones; la fase 2, en la quese propuso la inclusión de serviciosde datos y de fax; y finalmente, laFase 2+, en la que se realizan mejo-ras sobre la codificación de voz y seimplementan servicios de transmi-sión de datos avanzados, entre ellosGPRS y EDGE.

GSM es un sistema de conmutaciónde circuitos, diseñado originalmentepara voz, al que posteriormente se leadicionaron algunos servicios de da-tos: servicio de mensajes cortos, unservicio de entrega de mensajes detexto de hasta 160 caracteres y unservicio de datos GSM, que permiteuna tasa de transferencia de 9.6 kbps.

Tabla 1. Comparación entre diferentes generaciones de servicios móviles.

Criterio Primera Segunda TerceraGeneración Generación Generación

Servicios Voz Voz y Mensajería Corta Voz y DatosCalidad de Servicio (QoS) Baja Alta AltaNivel estandarización Bajo Fuerte FuerteVelocidad de Transmisión Baja Baja AltaTipo de Conmutación Circuitos Circuitos Paquetes (IP)


2.1. Arquitectura de la Red GSMUna red GSM se encuentra formadapor los siguientes componentes queintegran la red pública móvil terres-tre (PLMN-Public Land Mobile Net-work):

• La estación móvil (MS:MobileStation). Es el punto de entradaa la red móvil inalámbrica. Es elequipo físico usado por el usuarioGSM para acceder a los serviciosproporcionados por la red.

• El módulo de identidad del abo-nado (SIM:Subscriber IdentityModule). GSM distingue entre laidentidad del abonado y la delequipo móvil. El SIM está asocia-do con el abonado, se trata de unchip que el usuario debe introdu-cir en el terminal GSM.

• La estación transmisora-recepto-ra de base o estación transcepto-ra de base (BTS-Base Transcei-ver Station). Se encarga de pro-porcionar, vía radio, la conectivi-dad entre la red y las estacionesmóviles.

• El controlador de estaciones base(BSC-Base Station Controller). Seencarga de todas las funcionescentrales y de control del subsis-tema de estaciones base(BSS:Base Station Subsystem)que está constituido por el BSC ylas BTSs.

• La unidad de Transcodificación(TRAU-Transcoding Rate andAdaptation Unit). Se encarga decomprimir la información en elinterfaz aéreo cuando se hace ne-cesario. La TRAU forma parte delsubsistema BSS. Permite que ta-sas de datos GSM (8,16,32 Kbps)

puedan ser enviadas hacia la in-terfaz RDSI del MSC que sóloacepta tasas de 64 Kbps.

• El centro de conmutación de ser-vicios móviles o centro de conmu-tación de móviles (MSC-MobileServices Switching Center). Seencarga de enrutar el tráfico dellamadas entrantes y salientes, yde la asignación de canales deusuario en la interfaz entre elMSC y las BSC.

• El registro general de abonados(HLR-Home Location Register).Es una base de datos que contie-ne y administra la información delos abonados, mantiene y actuali-za la posición del móvil y la infor-mación de su perfil de servicio.

• El registro de abonados itineran-tes (VLR-Visitor Location Regis-ter). Diseñado para NO sobrecar-gar el HLR. Guarda localmente lamisma información que el HLR,cuando el abonado se encuentraen modo de itinerancia (roaming).

• El centro de autentificación (AuC-Authentication Center). Genera yalmacena información relativa ala seguridad, genera las clavesusadas para autentificación y en-criptación.

• Registro de Identidad de Equipos(EIR: Equipment Identity Regis-ter). Los terminales móviles tie-nen un identificador único, elIMEI (International Mobile Equi-pment Identity), el EIR se utilizapara mantener una relación de lasidentidades de los equipos abona-dos; a través de él resulta posibleidentificar aquellos usuarios au-torizados.


• El GMSC: Gateway Mobile Swit-ching Center. Es el punto hacia elcual es encaminada una termina-ción de llamada cuando no se tie-ne conocimiento de la ubicación dela estación móvil. Este componen-te tiene la responsabilidad por elencaminamiento de la llamada alMSC correcto.

• SMS-G. Este término es usadopara describir colectivamente ados Gateways que soportan el ser-vicio de mensajería corta (ShortMessage Services Gateways) des-critos en las recomendacionesGSM. El SMS-GMSC (Short Mes-sage Service Gateway MobileSwitching Service) encargado dela terminación de los mensajescortos y el IWMSC (Short Messa-

ge Service Inter-Working MobileSwitching Center) encargado deoriginar los mensajes cortos.

• Las conexiones originadas o diri-gidas hacia otras redes son ma-nejadas por un gateway dedicado,el GMSC (Gateway Mobile Swit-ching Center).

En la Figura 2 se muestra la arqui-tectura del sistema GSM. Sus com-ponentes pueden ser agrupados entres subsistemas: El subsistema deestaciones base (BSS: Base StationSubsytem), el subsistema de conmu-tación y gestión (SMSS: Switchingand Management Subsystem) y elsubsistema de operación y manteni-miento (OMSS: Operation and Ma-intenance Subsystem).

2.2. Interfaces y protocolosEntre cada par de elementos de la ar-quitectura GSM existe una interfazindependiente. Cada interfaz requie-re de su propio conjunto de protoco-

Figura 2. Arquitectura del Sistema GSM.

los. En la Tabla 2 se describen lasprincipales interfaces, los tipos deinformación y los protocolos de la ar-quitectura GSM.


Interfaz

A MSC-BSC

Abis BSC-BTS

VLR-MSCasociados

B

HLR-GMSCC

D

E

F

G

H

I

HLR-HLR

MSC-MSC

MSC-EIR

VLR-VLR

MSC-SMS-G

Descripción

Um

Intercambiode informaciónSituada

entre TráficoUsuario

ProtocoloSeñalización

Permite intercambiar informaciónentre ambas bases de datos, estainformación se encuentra relacio-nada con la posición del móvil y lagestión del servicio contratado porel usuario.

NO MAP/B (2)

NO MAP/C

Es la interfaz utilizada por los ga-teways GMSC para enrutar la lla-mada hacia el MSC destino. LaGMSC no necesita contar con unVLR, se trata de un nodo que sólotransmite llamadas.

VLR es la base de datos que con-tiene toda la información que per-mite ofrecer el servicio a los clien-tes que se encuentran en el área deinfluencia de sus MSC asociados.Por lo tanto, cuando un MSC nece-site proporcionar información sobreun móvil acudirá a su VLR. Estainterfaz NO debe ser externa (pordesempeño, por el volumen de in-formación intercambiado).

SI LAPD

SI (1) SS7

NO MAP/D

SI MAP/E, RDSI,64 Kbps ISUP (3)

Permite intercambiar la informa-ción necesaria para iniciar y reali-zar un intercambio Inter-MSCcuando el móvil cambia de área deinfluencia de un MSC a otro.

Utilizada cuando el MSC deseacomprobar el IMEI de un equipo.Utilizada para permitir la interco-nexión entre dos VLRs de diferen-tes MSCs

Permite el intercambio transparen-te de datos entre el MSC y el MS através del BSSEs la interfaz de radio, se encuen-tra entre la estación móvil y el BSS.

MSC-MS

BSS-MS

Permite el intercambio de informa-ción sobre la gestión del subsiste-ma BSS, de las llamadas y de la mo-vilidad. A través de ella, se nego-cian los circuitos que serán utiliza-dos entre el BSS y el MSC.

Permite el control del equipo de radio.

NO

NO MAP/G

SI MAP/H

LAPDmVoz: 13 KbpsDatos: 9.6 Kbps

Tabla 2. Interfaces GSM


En la Figura 3 se muestran los pro-tocolos de señalización entre la esta-ción móvil (MS) y la estación base(BTS), entre la estación base (BTS) yla controladora de estaciones base(BSC) y entre la controladora de es-taciones base (BSC) y el centro deconmutación de móviles (MSC).

En el gráfico aparecen tres niveles:CM, MM y RR. El nivel CM-Commu-nications Management es responsa-ble por la gestión de las llamadas asolicitudes de los usuarios. El nivelMM-Mobility Management es respon-sable por el mantenimiento de la in-formación de localización del usuario.El nivel RR-Radio Resource es res-ponsable por el establecimiento ymantenimiento del enlace entre elMS y el MSC, que corresponden con

el nivel 3 del modelo de referenciaOSI. El nivel RR’ corresponde conaquella parte de la funcionalidad delnivel RR que es administrada por elBTS. Los protocolos LAPD y LAPmcorresponden con el nivel dos delModelo OSI. El protocolo BTSM (BaseTransceiver Station Management) esresponsable por la transferencia deinformación de nivel RR al BSC. Losprotocolos SCCP (Signalling Connec-tion Control Part) y MTP (MessageConnection Control) hacen parte delsistema de señalización 7 (SS7).

1. La BSC se comunica con el GMSCa través de la unidad de transco-dificación (TRAU) que se encargade efectuar el traslado entre unatasa de 16 Kbps, que recibe dellado de la BTS, a una tasa de 64

CM - Connection Management

MM - Mobility Management.

RR - Radio Resource Management.

LAPDm - Link Access Protocol on Dm Channel.

BTSM - BTS Management.

BSSAP - Base Station System Application Part.

SCCP - Signaling Connection Control Part.

TCAP - Transaction Capabilities Application Part.

MAP - Mobile Application Part.

ISUP - ISDN Part User.

TUP - Telephone User Part.

MTP - Message Transfer Part.

Figura 3. Protocolos sobre las interfaces A, Abis y Um


Kbps, que debe entregar del ladodel GMSC.

2. A través de algunas interfaces setransfiere únicamente informa-ción de señalización, para hacer-lo, se utiliza el protocolo MobileApplication Part-MAP del proto-colo SS7.

3. El GMSC establece una llamadade tráfico (64 Kbps) en la RTPC através del protocolo ISDN UserPart-ISUP que es un protocoloSS7.

2.3. Acceso al medioGSM utiliza una combinación deTDMA (Time Division Multiple Acce-ss) y FDMA (Frecuency Division Mul-tiple Access). Dos bandas de frecuen-cias, de 25 Mhz cada una, han sidoasignadas a GSM-900, estas bandasson usadas en modo FDD (FrecuencyDivision Duplex). El enlace de subi-da (uplink, entre el móvil y la esta-ción base), se implementa entre 890y 915 Mhz. El enlace de bajada (do-

wnlink, entre la estación base y elmóvil), se implementa entre los 935y los 960 Mhz. Cada banda se encuen-tra dividida en canales portadores de200 Khz de tamaño. En GSM, el en-foque de TDMA es aplicado a los ca-nales de subida y de bajada, cada ca-nal es dividido en ocho ranuras (slots)en cada una de las cuales se trans-mite una unidad de información. Esteproceso se muestra en la Figura 4. Elesquema de modulación usado en unaranura es GMSK-Gaussian Mini-mum Shift Keying, con él, se puedenalcanzar tasas de bits de 270 Kbpsaproximadamente. Los datos en unaranura son denominados ráfagas(burst) y alcanzan los 148 bits de lon-gitud, los 8.25 bits restantes son uti-lizados como guardas en el tiempo.El número de bits que constituyen lacabecera y la cola son constantes. Siun usuario es propietario de una ra-nura puede alcanzar una tasa máxi-ma de 24.7 Kbps (sin ningún esque-ma de corrección de errores). Todoesto se muestra en la Figura 4.

Figura 4. FDMA y TDMA en GSM


2.4. Canales físicos y lógicosGSM distingue entre canales físicos(las ranuras de tiempo) y canales ló-gicos (la información portada por loscanales físicos). Algunas ranuras detiempo en una portadora constituyenun canal físico el cual es usado pordiferentes canales lógicos para trans-ferir información, tanto de señaliza-ción como del usuario. Existen dostipos de canales lógicos en GSM: Loscanales de tráfico (TCH-Traffic Chan-nels), que transportan información(voz o datos) del usuario y los cana-les de control (CCH-Control Chan-nels), que transportan señalización ysincronización entre la estación basey la estación móvil. Sus funciones yformas varían según el enlace. En laTabla 3 se presentan detalles de cadauno de estos canales.

3. GSM/GPRSGPRS significa General Packet RadioSystem, es una tecnología que proveeacceso de radio paquetes sobre la redGSM existente, en este sentido, cons-tituye una extensión de conmutaciónde paquetes sobre dicha red. Fue in-troducida para proporcionar un acce-so más eficiente de las redes celula-res sobre las redes públicas de datosen comparación con aquellos propor-cionados por los servicios tradiciona-les, basados en conmutación de cir-cuitos, que eran ofrecidos por la tec-nología GSM tradicional. Esta tecno-logía permite acomodar, de una for-ma más eficiente, fuentes de datosque tienen, por lo general, una natu-raleza a ráfagas.

Entre sus premisas de diseño vale lapena mencionar las siguientes: Sediseñó como una arquitectura abier-ta sobre la cual pudieran ser ofreci-

dos servicios IP, la misma infraestruc-tura debería soportar diferentes in-terfaces de aire, debería permitir laintegración de la infraestructura detelefonía y la infraestructura de In-ternet. Entre los beneficios derivadosde su implantación se mencionan: latransmisión de información sobre lared GSM existente para proveer unservicio de datos de alta velocidad quepermanezca «siempre activo» (alwayson), reduciendo de esta forma el tiem-po empleado en la configuración y li-beración de las conexiones.

3.1. Arquitectura de la red GSM/GPRSGPRS es una red de datos que utilizala infraestructura de la red GSM parapermitir la transmisión de paquetesde datos a tasas que fluctúan entrelos 9.6 y los 171 Kbps. Aunque se in-tenta reutilizar la red GSM existen-te tanto como sea posible, resultanecesario adicionar algunos nuevoselementos de red, interfaces y proto-colos, para manejar este nuevo tipode tráfico y construir de esta manerauna red móvil celular de paquetes. Laarquitectura de la red GSM/GPRS semuestra en la Figura 5.

3.1.1. Terminales GPRS del suscriptorNuevas terminales son requeridas, losteléfonos GSM existentes no manejanla interfaz de aire extendida, ni lospaquetes de datos. Estas terminalesdeben ser compatibles con la red GSMpara poder efectuar llamadas de voz.

3.1.2. Subsistema de estacionesbase GPRSSe necesitan dos nuevas unidadespara el servicio GPRS con funcionesespecíficas para soportar los serviciosde paquetes de datos: La unidad decontrol del protocolo (PCU:Protocol


Canales de

Tráfico

(Traffic Chan-nel-TCH)

Tipo decanal DescripciónDenominación

Canales deBroadcast(BroadcastCHannels)

-BCH-

TCH/FS

TCH/F9.6

TCH/F4.8

TCH/F2.4

TCH/HS

TCH/H4.8

TCH/H.24

Canales de

Control

(Control CHan-nel-CCH)

Canales de control utilizados para per-mitir el enganche de los móviles y el mo-nitoreo de las potencias de los móvilesen celdas vecinas (MAHO).

Estos canales permiten el establecimien-to de las llamadas y la asignación de ca-nales de control.

Canales de control bidireccionales utili-zados para prestar los servicios de seña-lización y supervisión al usuario.

SDCCH

SACCH

FACCH

BCCH

FCCH

SCH

CanalesComunes

de Control(CommonControl

CHannels)-CCCH-

PCH

RACH

AGCH

Canalesde

ControlDedicados(Dedicated

ControlCHannels)

-DCCH-

S: Voz (Speech) 9.6: Datos a 9600 bps.

4.8: Datos a 4800 bps 2.4: Datos a 2400 bps.

F: Full Rate. La información de un usuariose envía en una ranura de tiempo, en cadatrama.

H: Half Rate. La información de un usua-rio se envía en una ranura de tiempo, tra-ma de por medio. Dos usuarios compartenuna misma ranura en diferentes instantesde tiempo.

Tabla 3. Canales lógicos en GSM


Control Unit) y la unidad de controlde Canal (CCU:Channel ControlUnit). La unidad de control del pro-tocolo es responsable por la segmen-tación LLC, la manipulación del ac-ceso al canal, el reparto de los cana-les, el tratamiento de las retransmi-siones y por la administración de loscanales de radio. La unidad de con-trol de canal es responsable por lacodificación del canal, la corrección deerrores FEC, el intercalado y las me-didas de radio. GPRS no establece laforma como se reparten las respon-sabilidades el BSC y el BTS; este as-pecto es, por lo tanto, específico de laimplementación. Una nueva interfaz,Gb, conecta los BSC y los SGSN, esnecesario entonces un nuevo proto-colo, BSSGP. El impacto derivado dela implementación de GPRS sobre elBSS supone la actualización de lainterfaz de radio entre la BTS y elmóvil. Cada BSC requiere de la ins-talación de una o más PCUs y de laactualización en software. La BTStambién requiere de una actualiza-

ción en software, sin embargo, típi-camente no requiere de ninguna ex-pansión hardware. Cuando el tráficode voz o de datos es originado en laterminal del suscriptor, es transpor-tado sobre la interfaz de aire al BTS,y desde allí hasta la BSC, de la mis-ma forma que una llamada GSM es-tándar lo hace. Sin embargo, el tráfi-co es separado a la salida del BSC, eltráfico de voz es enviado al MSCusando GSM estándar y los datos sonenviados a un nuevo dispositivo lla-mado SGSN a través de la PCU conuna interfaz Frame Relay.

3.1.3. Nodos de soporte GPRSLa estructura convencional de GSMha sido extendida con una nueva cla-se de nodos de red que permiten crearun modo de transferencia de conmu-tación de paquetes de extremo a ex-tremo, los GSN (GPRS Support Node)tienen la responsabilidad por la en-trega y por el enrutamiento de lospaquetes de datos entre el móvil y lasredes de datos públicas externas.

Figura 5. Arquitectura de la Red GSM/GPRS


El SGSN, por Servicing GSN, es res-ponsable por la transferencia de pa-quetes desde/hacia los móviles en suárea de servicio, esta tarea incluye:el enrutamiento de los paquetes, sutransferencia, la gestión de la movi-lidad y del enlace lógico y las funcio-nes de autentificación y facturación.Al igual que en el GSM convencional,toda la información del usuario quese debe conocer en el nodo SGSN, sealmacena en el registro GR (GPRSRegister) que conceptualmente haceparte del registro HLR. El GR alma-cena el perfil del usuario, la direcciónactual de SGSN y las direcciones delprotocolo PDP (PDN Protocol) paracada usuario GPRS en la PLMN. ElSGSN es conectado al subsistema deestaciones base a través de una co-nexión Frame Relay a la PCU en laBSC.

El GGSN, por Gateway GSN, el otrotipo de nodo de soporte a GPRS, ac-túa como interfaz lógico entre la redtroncal GPRS y las redes PDN exter-nas. Convierte los paquetes GPRSprovenientes del SGSN al formatoPDP apropiado (IP o X.25 por ejem-plo), en el otro sentido, las direccio-nes del PDP de los paquetes de datosentrantes son convertidas a direccio-nes GSM de los destinatarios y luegolos paquetes son enviados al corres-pondiente SGSN. Para este propósi-to, la GGSN almacena la dirección delnodo SGSN del usuario y su perfil,consultándolo en los registros HLR/GR. Uno o más GGSNs pueden serprovistos para soportar múltiplesSGSNs.

En la red núcleo de la arquitectura dela red GSM/GPRS se deben distinguirtres tipos de elementos: los que sopor-tan exclusivamente a los servicios de

conmutación de circuitos (CS): El MSCy el GMSC; los que soportan exclusi-vamente a los servicios de conmuta-ción de paquetes (PS): El SGSN y elGGSN; y los que son utilizados parasoportar los dos tipos de servicios (PSy CS): El VLR, el HLR, el AuC, el EIR.Estos detalles se muestran gráfica-mente en la Figura 5.

3.1.4. Terminales GPRSEl término equipo terminal (TE-Ter-minal Equipment) es usado para re-ferirse a una amplia variedad de te-léfonos móviles y de estaciones móvi-les usados en el ambiente GPRS.Existen tres tipos de terminales: Ter-minales clase A que soportan servi-cios GPRS y GSM de forma simultá-nea, terminales clase B, que puedenmonitorear canales GSM y GPRS si-multáneamente pero que pueden so-portar únicamente uno de estos ser-vicios a la vez, y terminales clase Cque soportan únicamente un servicio.

3.1.5. Enrutamiento de datosUno de los principales requerimien-tos en una red GPRS es el enruta-miento de paquetes hacia/desde unusuario móvil. Este requerimientopuede ser dividido en dos áreas: Elenrutamiento de paquetes de datos yel manejo de la movilidad.

3.1.5.1. Enrutamiento de paquetesde datos

Todos los GSNs se conectan a travésde una red troncal (backbone net-work) GPRS basada en IP. Existendos clases de redes troncales: Intra-PLMN IP backbone network e Inter-PLMN backbone network. Una redIntra-PLMN IP backbone networktiene la responsabilidad por proveerla conexión de GSNs que pertenecen


a la misma PLMN, son, por lo tanto,redes IP privadas del proveedor dered GPRS. Una red Inter-PLMN bac-kbone network tiene la responsabili-dad por conectar nodos GSNs quepertenecen a diferentes PLMNs. Senecesita, por lo tanto, un acuerdo deitinerancia (roaming) entre los dosproveedores de red para instalar estetipo de red troncal, es necesario ins-talar pasarelas fronterizas BG (Bor-der Gateways) entre cada PMNLpara garantizar la itinerancia. La Fi-gura 6 ilustra este aspecto.

3.1.5.2. Manejo de la movilidadEl área de servicio de un SGSN seencuentra distribuida de forma jerár-quica, un SGSN puede atender variasáreas de localización (LA-LocationArea), que pueden a su vez estar cons-tituidas por una o varias áreas deenrutamiento (RA-Routing Area) quese encuentran compuestas de una ovarias celdas. La operación de GPRSes parcialmente independiente de la

red GSM. Sin embargo, algunos pro-cedimientos comparten elementos dered con las funciones GSM para in-crementar la eficiencia y hacer un usoóptimo de los recursos GSM libres.Una estación móvil tiene tres esta-dos en el sistema GPRS: activo, enespera (standby) y libre (idle), estemodelo de tres estados es único en lared de paquetes, GSM utiliza un es-quema de dos estados: Activo y libre.En el estado activo los datos sontransmitidos entre la estación móvily la red GPRS, en este estado elSGSN conoce la localización de la cel-da en la cual se encuentra la MS. Enel estado de espera, el SGSN conoceúnicamente el área de enrutamien-to. En el estado libre, la MS no tieneel contexto GPRS activado y ningu-na red pública de conmutación depaquetes ha sido asignada. Cuandouna estación móvil que se encuentraen el estado de activo o de espera semueve desde un área de enrutamien-

Figura 6. Enrutamiento de paquetes Intra e Inter PLMN en la red GSM/GPRS


to a otra dentro del área de serviciode un SGSN, debe efectuar una ac-tualización de enrutamiento. La in-formación del área de enrutamientoen el SGSN es actualizada.

3.1.6. Interfaces y Protocolos GSM/GPRS

En la Tabla 4 se describen las inter-faces propias de GPRS.

La Figura 7 ilustra la pila de proto-colos GPRS y el flujo de extremo-a-extremo de un mensaje desde el MShasta el GGSN.

El protocolo entre el SGSN y el GGSNa través de la interfaz Gn es GTP.GTP por GPRS Tunneling Protocol esun protocolo de tunneling, de nivel 3,similar a L2TP. Aunque la figura an-terior define la interfaz Gn (y la Gi,no mostrada) como IP, los protocolossubyacentes no son especificadospara proveer flexibilidad con el me-dio físico empleado. La interfaz máscomúnmente usada con GPRS es FastEthernet. Para la interfaz Gi, las in-

terfaces más comunes son la interfazserial, la interfaz E1/T1 o la interfazEthernet. Las interfaces WAN físicaspueden correr un amplio rango de pro-tocolos, tales como Frame Relay,HDLC y RDSI. Entre el SGSN y elmóvil, el protocolo SNDCP (SubNet-work Dependent Convergent Protocol)traza las características de nivel de reden el nivel subyacente de control deenlace lógico proporcionando la mul-tiplexación de múltiples mensajes denivel de red en una única conexión deenlace lógico virtual, este protocolo esresponsable por las funciones de seg-mentación, cifrado y compresión. En-tre el BSS y el SGSN, el protocoloBSSGP (BSS GPRS Protocol) trans-porta información relacionada con elenrutamiento y la QoS y opera sobreFrame Relay.

El nivel de enlace de datos ha sidosubdividido en dos subniveles: El LLCy el Control del enlace de radio y con-trol de acceso al medio (RLC/MAC-Radio Link Control/Médium Access

Tabla 4. Interfaces GPRS

Interfaz Situada entre

Ga Nodos GSN (GGSN,SGSN) y el Charging Gateway (CG).

Gb SGSN-BSS (PCU). Normalmente en Frame Relay.

Gc GGSN-HLR.

Gi GGSN y una red externa de datos (PDN).

Gn GSN-GSN. Conexión Intra-PLMN network backbone.

Gp GSN-GSN. Conexión Inter-PLMN network backbone.

Gr SGSN-HLR.

Gs SGSN-MSC/VLR.

Gf SGSN-EIR.


Control). El subnivel LLC proporcio-na un enlace lógico altamente fiableentre el móvil y su SGSN asignado.Para permitir la introducción de solu-ciones de radio alternativas sin ma-yores cambios será tan independien-te del protocolo RLC/MAC como seaposible. La funcionalidad del protoco-lo se fundamenta en LAPDm utiliza-da en el nivel de señalización GSM.

El subnivel RLC/MAC se encarga deproporcionar servicios de transferen-cia de información sobre la capa físicade interfaz de radio GPRS, de definirlos procedimientos de acceso múltiplesobre el medio de transmisión que con-sistirá en varios canales físicos, de latransmisión de bloques de datos a tra-vés del interfaz aéreo y es responsa-ble por el protocolo de corrección deerrores BEC-Backward Error Correc-tion que consiste en la retransmisiónselectiva de bloques con errores nocorregibles ARQ.

La capa física, entre el móvil y laBTS, se divide en dos subcapas: lasubcapa de enlace físico (PL-Physi-cal Link subLayer) y la subcapa físi-ca de radiofrecuencia (RFL-PhysicalRF SubLayer). La subcapa de enla-ce físico (PLL-Physical Link subLa-yer) proporciona los servicios nece-sarios para permitir la transmisiónde información sobre un canal físicoentre el móvil y la BSS. Estas fun-ciones incluyen el montaje de lasunidades de datos, la codificación delos datos y la detección y correcciónde errores. La capa física de radio-frecuencia (RFL-Physical RF SubLa-yer) cumple con la recomendación 05de GSM y se encarga de realizar lamodulación y la demodulación de lasondas físicas.

3.1.7. Procesos GPRSEn la Tabla 5 se describen los proce-sos básicos en las redes GPRS.

Figura 7. Pila de Protocolos GPRS


3.2. Interfaz de radio GPRSGPRS define una nueva interfaz ba-sada en TDMA para proveer trans-misión de paquetes sobre la interfazde aire, estableciendo, de esta forma,nuevas maneras de usar los canalesde radio GSM ya existentes. EnGPRS se establecen procedimientosa través de los cuales múltiples usua-rios pueden compartir simultánea-mente los recursos de radio y las ra-nuras de tiempo. GPRS define unaadministración de recursos de radiocompletamente diferente a la de con-mutación de circuitos que establecíaGSM en donde se asignaban ranuraspor tiempo indefinido. Por el contra-rio, GPRS asigna ranuras de tiempoal usuario sobre la base paquete apaquete. GPRS retiene el esquema demodulación, la anchura del canal yla estructura de la trama usados enGSM. En el mundo digital, el nivel

físico es el responsable por transpor-tar los bits a través del radio canalusando algún esquema de modula-ción, en el caso de GPRS se utilizaGMSK (Gaussian Minimum ShiftKeying), para soportar múltiplesusuarios en un espectro limitado.GPRS utiliza TDMA para proveeracceso múltiple. Esta técnica se basaen la coordinación de números espe-cíficos de tramas y ranuras en untiempo dado. Para transportar datosdesde el móvil a la red, GPRS, al igualque GSM, diferencian la informaciónde señalización de la del usuario através de canales lógicos. Los cana-les de tráfico están divididos en doscategorías: De sesión de conmutaciónde circuitos, en la cual los usuariosson asignados a un canal durante laduración de la llamada; y de sesiónde conmutación de paquetes, en lacual múltiples usuarios comparten un

Tabla 5. Procesos básicos GPRS

Vinculación (attach)

Proceso Descripción

Proceso por el cual la estación móvil se co-necta a un SGSN en una red GPRS.

Proceso por el cual el SGSN autentifica elsuscriptor móvil.

Proceso por el cual se establece una se-sión de usuario entre la estación móvil yla red destino.

Proceso por el cual la estación móvil se des-conecta del SGSN en una red GPRS

Proceso por el cual una llamada desde unared de paquetes alcanza una estación mó-vil usando una dirección IP estática.

Proceso por el cual una llamada desde unared de paquetes alcanza una estación mó-vil usando una dirección IP dinámica.

Autentificación

Activación PDP

Desvinculacion (detach)

Solicitud PDP iniciada por lared para una dirección IP es-táticaSolicitud PDP iniciada por lared para una dirección IP di-námica.


canal particular en ciertas ranuras detiempo y frecuencias en TDMA. Sinembargo, únicamente un usuariopuede ser asignado a una ranura detiempo particular y a una frecuenciaen un instante dado. En la Tabla 6 sepresentan los canales, físicos y lógi-

cos, propios de GPRS que se suman alos GSM existentes.

3.3. Impacto derivado de laimplantación de GPRS en la red GSMVamos a efectuar un resumen delimpacto derivado de la implantación

(*) Los servicios de conmutación de circuitos tienen prioridad sobre los de conmutación de paquetes.

Tabla 6. Canales GPRS

Son asignados de forma exclu-siva para el servicio GPRS.

CanalesFísicos GPRS

Canales dePaquetesde Datos

(Packet DataCHannel)

PDCH

Canales PDCHdedicados

Canales decontrolcomún

Canales PDCHbajo

demanda

Packet PagingCHannel

PPCHPacket Random

AccessCHannel-PRACH

CanalesLógicos GPRS

Son utilizados para GPRS si noson necesarios para GSM(*)

Utilizado para localizar una es-tación móvil antes de la trans-ferencia de paquetes.

Canales dedifusión

Packet AccessGrant

CHannel-PAGCH

Packet Broad-cast Control

CHannel-PBCCH

Packet DataTraffic

CHannel-PDTCH

Packet Associa-ted

ControlCHannel-PACCH

Packet TimingControl

CHannel-PTCCH.

Utilizado por la estación móvilpara solicitar canales paraGPRS.

Utilizados para comunicar a laestación móvil los canales detráfico asignados.

Utilizado para difundir infor-mación de control general delsistema GPRS.

Usado para la transferencia depaquetes de datos.

Constituye un canal de señali-zación asociado con un canal detráfico PDTCH. Permite trans-ferir el nivel de potencia e in-formación del sistema.

Utilizado para el envío de infor-mación relacionada con el avan-ce del tiempo.

Canales detráfico

Canalesdedicados de

control


de GPRS en la red GSM. El interésprimordial de un operador GSM secentra en que la introducción deGPRS pueda realizarse sin cambiosnotables en la red. Sin embargo, laintroducción de GPRS provoca cam-bios funcionales y operativos signi-ficativos en la red, entre ellos: Laaparición de nuevos nodos de redSGSN/GGSN, efectos sobre el sub-sistema de red y conmutación(NSS:Network and SwitchingSubsystem), efectos sobre el subsis-tema de estaciones base (BSS:BaseStation Subsystem) y finalmente,tiene también efecto sobre la plani-ficación de la red.

3.3.1. Incorporación de nuevos nodosde red SGSN/GGSNEste aspecto ya fue descrito en otrasección del presente artículo. VerSección 3.1.3. Nodos de SoporteGPRS.

3.3.2. Efecto sobre el subsistema dered y conmutación (NSS:Network andswitching Subsystem)Es necesario incluir en el HR unnuevo registro, el GR-GPRS Regis-ter para almacenar la informaciónde suscripción GPRS. Se añadennuevas funciones MAP (MobileApplication Part) que soportan el in-tercambio de señales con los GSNsque provocan un incremento en lacarga del HLR. Debido a que losSGSN necesitan sus propios pará-metros de autentificación y cifrado,se incrementa la carga sobre el AuC.Se añaden tres nuevas interfaces:Gr, Gc y Gs. Los nodos SMS, se ac-tualizan para soportar transmisióna través de SGSN, aparece una nue-va interfaz Gd entre SMS-MSC ySGSN.

3.3.3. Efecto sobre el subsistemade estaciones base (BSS: Base StationSubsystem)Este aspecto ya fue descrito en otrasección del presente artículo. Ver Sec-ción 3.1.2. Subsistema de EstacionesBase GPRS.

3.3.4. Impacto en la planificaciónde la redLa implementación de GPRS requie-re asignación de recursos, es necesa-rio efectuar cambios en los algoritmosde distribución de recursos. La intro-ducción de GPRS, sin asignar nuevoespectro reduce la capacidad y la ca-lidad de los servicios existentes, es ne-cesario replantear las estrategias deplanificación. Por tal motivo, dedica-remos la siguiente sección del docu-mento a presentar la forma como seadministran los recursos de radio enredes GSM/GPRS.

3.4. Administración de los recursosde radio en redes GSM/GPRSEn la red GSM/GPRS dos tipos deservicios, voz y datos, compiten porlos mismos recursos en una red ina-lámbrica, ambos servicios tienen di-ferentes necesidades de calidad deservicio, y por lo tanto, el esquemautilizado al compartir los recursos deradio juega un importante papel enel dimensionamiento de la red. Tra-dicionalmente se han utilizado dife-rentes modos de transferir informa-ción en las redes celulares: La con-mutación de circuitos, que es el es-quema adecuado para comunicacio-nes de tiempo real que demandan unflujo continuo de información comoGSM o AMPS, y la conmutación depaquetes, que es el esquema másadecuado para aplicaciones que tie-


nen un comportamiento de tráfico aráfagas como Internet, GPRS oCDPD (Cellular Digital PacketData). Puede surgir un tercer esque-ma, denominado conmutación híbri-da que es el esquema utilizado enredes como GPRS/GSM o CDPD/AMPS. La conmutación híbrida o detráfico mixto que soporta ambos ti-pos de conmutación y puede ser im-plementada con tres métodos deasignación del canal: división com-pleta (Complete Partitioning-CP), re-parto completo (Complete Sharing-CS) y reparto parcial (Partial Sha-ring-PS). En el esquema de divisióncompleta el ancho de banda se divi-de en dos partes diferenciadas: losusuarios de voz utilizarán únicamen-te una parte y los usuarios de datosharán uso exclusivo de la otra. En elesquema de reparto completo todo elancho de banda se comparte por losdos tipos de usuarios, y se asigna deforma dinámica, y en el esquema dereparto parcial, los usuarios de da-tos tienen parte del ancho de bandaen exclusiva, pero también puedenhacer uso del ancho de banda librede los usuarios de voz. Desde la pers-pectiva del grado de servicio (GoSGrade of Service), los métodos de re-parto completo y de reparto parcialson problemáticos para los serviciosde voz si no se establecen esquemasde prioridad de estos últimos frentea los servicios de datos. Las políti-cas de asignación de canales debenser la resultante de un equilibrioentre el retardo, el throughput y lautilización del espectro. La seleccióndel método óptimo para una red deeste tipo debe ser el producto de lasestimaciones realistas de tráfico, con

lo que se pretende asegurar un buenrendimiento de ambos servicios.

3.4.1. Asignación de recursosen GPRSLa mejor decisión que podría tomarun operador GSM que desee ofrecerservicios GPRS en una red GSM escompartir el espectro existente entreambos servicios dado que en condi-ciones de tráfico pico, la utilizaciónmedia del canal en GSM es bastantemodesta. Por esta razón, se asumesiempre que se utilizarán de formacompartida los recursos de radio exis-tentes para ambos servicios. La dis-tribución de canales entre los servi-cios de conmutación de circuitos(GSM) y de conmutación de paque-tes (GPRS) puede ser llevada a cabodinámicamente con base en la de-manda de capacidad, carga actual detráfico y prioridad del servicio.

3.4.2. Acceso múltiple y gananciade multiplexación estadísticaGSM asigna de forma permanente uncanal a un usuario durante la dura-ción de la llamada mientras queGPRS asigna los canales cuando lospaquetes son enviados o recibidos yse liberan después de la transmisión.Con este principio, múltiples usuariospueden compartir un mismo canal fí-sico (multiplexación estadística) queprovoca un mejor aprovechamientode los recursos de radio y un incre-mento en la capacidad del sistema.El estándar GSM 05.02 del ETSI de-fine dos modos diferentes de accesoal medio que deberían ser soportadospor todas las estaciones móviles: laasignación fija y la asignación diná-mica. En la asignación fija, los recur-sos asignados a un móvil son suficien-tes para transmitir los datos que ya


tiene listos para la transmisión y és-tos son fijos durante un tiempo deno-minado período de asignación, desdeesta perspectiva, un móvil GPRS di-ferente, puede ser multiplexado en eltiempo en el mismo canal de paquetede datos dependiendo de la duracióndel período de asignación. En la asig-nación dinámica se utiliza una ban-dera denominada USF:Uplink StateFlag en dirección de bajada para re-servar los canales de paquetes dedatos de subida a diferentes móviles.El mensaje de «asignación de paque-te de subida» incluye la lista de loscanales de paquetes de datos asigna-dos al móvil y los correspondientesvalores de USF para cada canal. Elmóvil monitorea los flags en los ca-nales de paquetes de datos asignadosy transmite bloques de radio en losque mantiene actualizados los valo-res reservados de los USF para el usodel móvil. Este esquema proporcionauna utilización más flexible de losrecursos de radio en general.

3.4.3. Uso asimétrico de los recursosde radio de subida y bajadaEn el caso de transmisiones de con-mutación de circuitos, los canales sonreservados simétricamente a pares.Sin embargo, en transmisiones deconmutación de paquetes, los cana-les de subida y de bajada se utilizancomo recursos independientes. Estoquiere decir que en cierta ranuraTDMA, un canal de subida PDCHpuede contener datos de un móvil,mientras que los datos a otro móvilpueden ser transmitidos en el PDCHde bajada. La justificación para estecomportamiento es la naturaleza asi-métrica del tráfico de datos.

4. UMTSExiste, dentro del ITU, un grupo es-tratégico denominado Internacional

Mobile Telecommunications, IMT-2000, que tiene como objetivo de tra-bajo definir las interfaces entre lasredes de tercera generación y las re-des que evolucionaron a partir deGSM por una parte, y desde ANSI-41 (su contraparte americana), porotra, para permitir la itinerancia en-tre estas redes. Por el lado de GSM,el ETSI-European Telecommunicatio-ns Standards Institute y un grupo deorganismos asociados decidieron, enel año de 1998, emprender un proyec-to denominado 3GPP (Third Genera-tion Partnership Project) que busca-ba establecer los estándares para unsistema móvil de tercera generaciónque tuviera una red núcleo basada enla evolución de GSM y cuya red deacceso estuviera basada en todas lastecnologías de radio acceso (FDD yTDD). El 3GPP empezó a denominara los sistemas móviles de tercera ge-neración como Servicio Universal deTelecomunicaciones Móviles (UMTS-Universal Mobile Telecommunicatio-ns System). UMTS ha sido presenta-da como la culminación de la conver-gencia de Internet y las redes móvi-les, en ella, los usuarios tendrán laposibilidad de acceder a contenidos yservicios multimedia de banda anchaindependientemente del lugar dondese encuentren.

En 1992, la Conferencia Mundial deRadio (WRC-92) identificó las bandasde frecuencias de 1855-2025 Mhz y2110-2200 Mhz para los futuros sis-temas IMT-2000, destinando las ban-das 1980-2010 Mhz y 2170-2200 Mhzpara la comunicación vía satélite deestos sistemas.

4.1. Evolución hacia UMTSEn el marco del 3GPP, el trabajo deespecificación de UMTS fue divididoen varias fases hasta alcanzar el ob-


jetivo final: una red integrada de ser-vicios multimedia independientes dela posición del usuario. En la primerafase, denominada Versión 1999 (Relea-se 1999 o R99), se propone una evolu-ción más o menos lógica desde las ar-quitecturas de segunda generación, enese sentido podría decirse que la pa-labra que mejor define esta fase esevolución. Sin embargo, en la segun-da fase, denominada Versión 2000(Release 2000-R00. Esta fase fue mo-dificada posteriormente como Relea-se 4), lo que se propone es una com-pleta revolución: reemplazar la com-ponente de conmutación de circuitos,que seguía vigente en la versión 99,por una red basada completamente enconmutación de paquetes denomina-da arquitectura UMTS Todo-IP (All-IP UMTS network architecture). Enesta propuesta, el protocolo IP adquie-re cada vez mayor importancia hastaconvertirse en el protocolo para eltransporte, tanto de la información delusuario (contenido multimedia), comode la información de control y de se-ñalización, de ahí la denominación deuna red «todo IP». Más adelante, enotra sección de este documento, sehará una presentación más detalladade este proceso evolutivo.

4.2. ServiciosUMTS proveerá servicios de voz ydatos, en eso coincide con la red GSM/GPRS, estos servicios serán provis-tos a diferentes tasas según el ámbi-to en el que se ofrezcan, en conexio-nes satelitales y servicios rurales enexteriores, la tasa será de 144 Kbps;en servicios urbanos en exteriores, latasa será de 384 Kbps; mientras queen servicios de interiores o de exte-riores de bajo rango de distancias sepodrán alcanzar tasas de hasta 2

Mbps, en esto difiere con la red GSM/GPRS.

En UMTS se han definido cinco cla-ses de servicios portadores con con-mutación de circuitos: voz, datostransparentes para soporte de infor-mación multimedia, fax no transpa-rente y datos no transparentes.

Los servicios de datos serán provis-tos con diferente calidad de servicio(QoS-Quality of Service). Se han de-finido clases de calidad de serviciopara acomodar cuatro tipos de tráfi-co. Estos tipos de tráfico, su natura-leza y características básicas se mues-tran en la Tabla 7).

La universalidad que da el nombre ala tecnología UMTS es un concepto cla-ve en el desarrollo de los servicios detercera generación, para cumplir coneste postulado es necesario observardos premisas básicas: La primera, laposibilidad de que cualquier entidad uorganización pueda desarrollar aplica-ciones y servicios gracias a la separa-ción arquitectónica de los planos detransporte y de servicios. La segunda,que el usuario tenga la misma percep-ción de los servicios recibidos con inde-pendencia del terminal que utilice y dellugar en donde se encuentre. Para cum-plir con esta segunda premisa básicase desarrolló el concepto de entorno per-sonal virtual (VHE-Virtual Home En-vironment) que puede ser entendidocomo una característica que permite aun usuario conservar su perfil de ser-vicios, la edición de éstos y la interfazde acceso, con independencia de la redvisitada.

4.3. ArquitecturaEn la descripción que se realiza en laespecificación UMTS Versión-99 se


consideran elementos de red de trescategorías: Elementos de la red nú-cleo de GSM: Entre ellos, el centro deconmutación de servicios móviles(MSC), los registros EIR, VLR y HLRy el centro de autentificación (AuC).Elementos de la red GPRS: Entreellos, el SGSN y el GGSN. Finalmen-te, elementos específicos de UMTS:El equipo del usuario (User Equip-ment-UE) y la Red de Radio AccesoTerrestre UMTS (UMTS TerrestrialRadio Access Network-UTRAN). Enla Figura 8 se muestra el esquemageneral de la arquitectura UMTS, yal igual como ocurre con la red GSM,el sistema se compone de tres gran-des bloques: La red troncal o núcleo(Core Network, CN), la red de accesoa radio (UMTS Terrestrial Radio Ac-

cess Network) y las terminales móvi-les (User Equipment, UE) (Figura 8a.)La red núcleo (core) de UMTS se en-cuentra basada en la topología de lared GSM/GPRS, provee funciones deconmutación, enrutamiento, trans-porte y bases de datos para el tráficode la red, contiene elementos de con-mutación de circuitos, tales como elMSC, el VLR y el GMSC, elementosde conmutación de paquetes, talescomo el SGSN y el GGSN, y elemen-tos que soportan ambos tipos de con-mutación, tales como el EIR, el HLRy el AuC. La separación de los domi-nios de circuitos y paquetes se conci-be como necesaria debido a la evolu-ción de las redes actuales, aunque latendencia es hacia una única redtroncal «Todo IP» que incluiría tam-

Clasede Servicio

Naturaleza CaracterísticasBásicas

Ejemplos

Tabla 7. Clases de servicio para los tipos de tráfico en UMTS

Conversacional

Afluente(Streaming)

Servicios detiempo real

Servicios detiempo real

Servicios detiempo NO real

Preserva el límite del retar-do y la variación de tiempoentre paquetes. El retardoes pequeño y constante.

Preserva la variación detiempo entre paquetes. Re-tardo constante pero no ne-cesariamente reducido.

Modelo de petición y res-puesta. Preserva el conteni-do de los datos. Retardomoderado y bajas tasas deerrores.

Voz, videote-léfono

Flujo devideo o audio

Navegaciónen internet

Correoelectrónico,

descarga dedatos.

Interactiva

Servicios detiempo NO real

Diferida(Background)

No es necesaria la interac-ción. Preserva el contenidode los datos.


bién a la red de acceso. Esta separa-ción en dominios y la arquitecturacompleta de la red se muestran másclaramente en la Figura 8.

La Red de Radio Acceso TerrestreUMTS-UTRAN considera la incorpo-ración de dos nuevos elementos: ElControlador de Radio de la Red(RNC-Radio Network Controller) y elNodo B. La UTRAN contiene múlti-ples Radio Network Systems (RNSs),y cada RNS es controlado por unRNC, el cual conecta uno o más nodosB, cada uno de los cuales puede pro-veer servicio a múltiples celdas. De-talles de la red de acceso terrestre ysus componentes se muestran en laFigura 8b. El RNC y el Nodo B en lared UMTS tienen funciones equiva-

lentes a la función de la BSC y la BTSen las redes GSM/GPRS. Resulta en-tonces posible compartir la infraes-tructura civil (torres y demás) entreambas arquitecturas, solo que en elcaso de UMTS, para lograr la cober-tura planeada se deben adicionarnuevos emplazamientos, igualmente,la red núcleo se puede compartir, se-gún la versión de GSM que tenga eloperador. De este modo, UMTS ex-tiende las redes GSM/GPRS existen-tes, protegiendo la inversión de losoperadores.

4.3.1. InterfacesUMTS define nuevas interfaces, éstasse muestran en la Tabla 8. Estas in-terfaces se muestran en la Figura 9.

Figura 8. Arquitectura UMTS-Bloques funcionales


4.3.2. Controlador de la red de radioEste componente realiza funcionesque son equivalentes a las efectua-das por el controlador de estacionesbase (BSC) en redes GSM/GPRS. Elcontrolador de la red de radio (RNC-

Radio Network Controller) proveecontrol centralizado de los nodos B ensu área de cobertura, maneja los in-tercambios de los protocolos en lasdiferentes interfaces de la UTRAN(lu, lur y lub) y se encarga de la mul-

Tabla 8. Interfaces UMTS.

Uu Equipo de Usuario (UE) y Nodo B

lu lu-CS Interface para Conmutación de Circuitos(RNC-MSC/VLR)

lu-PS Interface para Conmutación de Paquetes(RNC-SGSN)

lub RNC a Nodo B

lur RNC a RNC (No tiene equivalencia enGSM).

Interfaz Situada entre

Figura 9. Arquitectura UMTS-Dominios de conmutación de circuitos y paquetes


tiplexación de la información prove-niente de los dominios de paquetes yde circuitos desde las interfaces lu-PS y lu-CS para que pueda ser trans-mitida sobre las interfaces lu, lub yUu hacia/desde el equipo de usuario(UE). El controlador de la red de ra-dio se encarga entonces del manejode los recursos de radio, utiliza la in-terfaz lur para permitir la comunica-ción con otros RNCs. Esta interfaz notiene equivalencia en redes GMS/GPRS en donde el manejo de los re-cursos de radio se realiza en la rednúcleo. Entre las funciones de la RNCse incluyen: el control de los recursosde radio, el control de la admisión, laasignación del canal, el control dehandover, la segmentación y el reen-samble, la señalización de broadcasty el control de potencia.

4.3.3. Nodo B.Este componente es la unidad de trans-misión/recepción que permite la comu-nicación entre las radio celdas, se en-cuentra físicamente localizado en elsitio donde existe una BTS GSM parareducir los costos de implementación.Se conecta con el equipo del usuario(UE) a través de la interfaz de radioUu utilizando WCDMA (WidebandCode Division Multiple Access) y sopor-tando los modos FDD y TDD simultá-neamente. La interfaz lub provee laconexión entre el nodo B y el RNCusando ATM, en ese sentido, el nodo Bes un punto de terminación ATM.

La principal función del Nodo B es laconversión de unidades de datos enla interfaz de radio Uu. Esta funciónincluye la corrección de errores y laadaptación a la tasa de datos en lainterfaz de radio, el monitoreo de lacalidad, la potencia de la conexión yel cálculo de la tasa de errores.

4.3.4. Equipo de usuario UMTSEste componente integra el equipomóvil del suscriptor y el USIM-UMTS Subscriber Identity Moduleque tiene una funcionalidad similara la del SIM en las redes GPRS/GSM.Debe tenerse en cuenta que los ter-minales de tercera generación ya noserán meros teléfonos móviles, sinodispositivos avanzados que permiti-rán el intercambio de diferentes ti-pos de información, deben, por lo tan-to, soportar múltiples perfiles deusuario, proveer funciones de segu-ridad y autentificación del usuario,soportar la incorporación de métodosde pago, deben tener pantalla táctily cámara integrada, deben ser equi-pos multifuncionales para permitir elacceso GSM/GPRS/UMTS, deben te-ner pantallas más grandes, en colory de alta resolución, deben permitirla reproducción de video en MPEG-4y la audio en MP-3, deben, finalmen-te, proveer un entorno para la ejecu-ción de aplicaciones.

4.4. MovilidadEn el caso de UMTS, la movilidad setrata de dos formas diferentes: conconexión dedicada, que corre a cargode la UTRAN y sin conexión dedica-da, en donde la conexión se trata en-tre el equipo de usuario (UE) y la rednúcleo (CN) sin tener en cuenta lacapa de acceso mediante procedi-mientos de registro.

4.5. Arquitectura de protocolosde la interfaz de radioEn la Figura 10 se muestra la inter-faz de radio en la interfaz Uu.

La interfaz de radio se encuentracompuesta por el nivel 1, que corres-ponde con el nivel físico; el nivel 2,


que se encuentra a su vez compues-to por dos subniveles: el subnivel deacceso al medio (MAC-Medium Ac-cess Control) y el subnivel de controldel enlace de radio (RLC-Radio LinkControl), y nivel 3, que correspondecon el control de recursos de radio(RRC-Radio Resource Control). Sedefinen tres clases de canales: los ca-nales lógicos, los canales de trans-porte y los canales físicos. Los cana-les lógicos expresan el tipo de infor-mación que se transfiere por la in-terfaz radio, pertenecen al nivel deenlace. Los canales de transporteexpresan la forma como se transmi-te esa información y los canales físi-cos denotan los recursos utilizados:códigos de expansión, frecuenciasportadoras e intervalos de tiempo. Elnivel físico ofrece diferentes tipos decanales de transporte al subnivelMAC quien a su vez ofrece diferen-tes canales lógicos al subnivel RLC.Los canales físicos se pueden clasifi-car de acuerdo con varios criterios:

según el sentido de la transmisiónpueden ser ascendentes o descenden-tes; según la asignación a las esta-ciones móviles pueden ser comuneso dedicados; y según el tipo de infor-mación que intercambian pueden serde datos o de control.

Son funciones del nivel físico: La co-dificación y decodificación con controlde errores, la supervisión de los ca-nales físicos, la multiplexación/de-multiplexación de canales de trans-porte, la proyección (mapping) de loscanales de transporte sobre los cana-les físicos, la modulación/demodula-ción de espectro ensanchado en ban-da ancha (aspecto este que tratare-mos con más detalle más adelante),el control de potencias y de las ante-nas, la adaptación de velocidades ytodo el procesamiento de radiofre-cuencia.

Son funciones del nivel de acceso almedio: La asignación de la correspon-dencia entre los canales lógicos y los

Figura 10. Interfaz de radio en la interfaz Uu


de transporte, la selección de forma-tos de transporte según la tasa detransmisión, la gestión de priorida-des de servicios, la gestión de priori-dades entre terminales según el per-fil de tráfico y la supervisión del vo-lumen de tráfico a disposición delsubnivel RRC.

Son funciones del subnivel RLC: Latransferencia de información entrelas subcapas RRC y MAC en tresmodos diferentes: transporte, sin acu-se de recibo y con acuse de recibo, eltratamiento de la información de ca-pas superiores para cursarla en lasunidades de información manejadaspor la RLC, la corrección de errores,el ordenamiento de los de paquetes,la eliminación de duplicidades y elcontrol del flujo de información.

Son funciones del subnivel RRM: elestablecimiento, mantenimiento y li-beración de conexiones RRC entreterminales móviles y la red de accesoradio, la gestión de portadoras radio:su asignación, reconfiguración y libe-ración de recursos, el control del gra-do de calidad del servicio requerido,el control de admisión, la programa-ción de envío de los paquetes (packetscheduling) y el control de congestión.

4.6. Acceso múltiple de radioLa tecnología de acceso múltiple deradio que ha sido elegida para UMTSes CDMA con expansión por secuen-cia directa: DS-CDMA, en este esque-ma, el ancho de banda es de 5 MHzpor lo que se habla de WCDMA (Wide-band Code Division Multiple Access).El esquema de modulación que se haadoptado es QPSK (Quadrature Pha-se Shift Keying). Igualmente, se handefinido dos modos de funcionamien-to en UMTS-WCDMA: El Modo FDD-Frequency Division Duplexing, en el

cual existen dos portadoras por canalde radio, estas portadoras son utili-zadas para las transmisiones del en-lace ascendente y descendente, esdecir, el enlace de subida utiliza unabanda de frecuencias diferente a laque utiliza el enlace de bajada. Esnecesario entonces asignar un par debandas de frecuencia para su opera-ción, estas frecuencias se denominanfrecuencias emparejadas. El modoFDD resulta adecuado para serviciossimétricos, con una amplia gama develocidades. El Modo TDD-Time Di-vision Duplexing, en el cual la trans-misión de los enlaces ascendente ydescendente se realiza sobre una úni-ca portadora utilizando intervalossincronizados, dado que se utiliza unúnico canal de radio se dice que estemodo opera en bandas de frecuenciasno emparejadas. El modo TDD resul-ta adecuado para servicios asimétri-cos en entonos de interiores y micro-celulares. En este modo, los requisi-tos de sincronización son más estric-tos y exigen más márgenes (overhead)para los tiempos de guarda y rampasde variación de potencia. El accesomúltiple de radio reconoce entoncesbandas emparejadas (Paired Bands)y bandas no emparejadas (UnpairedBands). Para las bandas empareja-das, el enlace ascendente se encuen-tra entre los 1920 y los 1980 MHz, elenlace descendente se encuentra en-tre los 2110 y los 2170 MHz. Los 60MHz del espectro alojan a 12 Porta-doras. Para bandas no emparejadas,los rangos de frecuencias disponiblesse encuentran entre los 2010 y los2025 MHz y entre los 1900 y los 1920MHz, esto suma un total de 35 MHzen donde tienen cabida 7 Portadoras.En la Tabla 9 se presentan los cana-les, lógicos, físicos y de transporte, deUMTS.


5. Hacia una arquitectura UMTSbasada en «Todo IP»

Como ya lo hemos mencionado enotras secciones del documento, la redGSM/GPRS representó el paso pre-vio en la evolución hacia UMTS, en

BCCH Descendente Control Difusión de información de la redPCCH Descendente Control Aviso a móviles no localizadosCCCH Descendente Control Señalización con móviles

sin conexión RRCDCCH Descendente Control Señalización con

un móvil específicoDTCH Descendente Tráfico Transferencia de información

con un móvil específicoCTCH Descendente Tráfico Transferencia de información

punto-a-multipuntoBCH Descendente Común Difusión de información

de la red y la celdaFACH Descendente Común Envío de información a móviles

cuya ubicación es conocidaPCH Descendente Común Envío de información a móviles

cuya ubicación NO es conocidaDSCH Descendente Común Asignación de recursosRACH Ascendente Común Acceso aleatoria de los móvilesCPCH Ascendente Común Transmisión de paquetes

sin asignación exclusiva.DCH Bidireccional Dedicado Transmisión de información

y señalización en un móvil específicoP-CCPCH Descendente Común Soporta el canal BCHS-CCPCH Descendente Común Soporta los canales

FACH y el PCHPDSCH Descendente Común Soporta el canal DSCHPRACH Ascendente Común Soporta el canal RACHPCPCH Ascendente Común Soporta el canal CPCHDPDCH Bidireccional Dedicado Tráfico de datos del DCHPDCCH Bidireccional Dedicado Tráfico de señalización del DCH

Tabla 9. Canales lógicos, de transporte y físicos, en UMTS

CanalesLógicos

Canalesde

Transporte

CanalesFísicos

Canal Sentido Tipo Descripción

el proceso evolutivo hacia su consoli-dación, se pueden considerar tres fa-ses: La primera, denominada Versión99 de UMTS, considerada como una«fase de evolución», y la segunda, de-nominada Versión 4, considerada


como una «fase de revolución» portodos los cambios que implica. En latercera fase, que ha sido denomina-da como Versión 5, todos los serviciosserán consolidados sobre una arqui-tectura de transporte «todo IP». Adi-cionalmente, en el panorama existeuna cuarta fase, denominada Versión6. En esta sección del documento pre-sentaremos este camino evolutivo yse vislumbra el release 7, HSUPA.

5.1. Versión 99Corresponde con el estándar estable-cido y será el utilizado por todas lasoperadoras europeas en el despliegueinicial de UMTS. Esta versión con-serva la estructura de la red GSM/GPRS, con la separación de los domi-nios de circuitos y de paquetes, por loque no introducirá cambios significa-

tivos en la red núcleo (core network)introducida en GPRS. A diferencia deGPRS, aparece una interfaz de radio,la UTRAN, UMTS Terrrestrial RadioAccess Network, en ella, las BTSs se-rán sustituidas por nodos B y lasBSCs por los RNC (Radio NetworkController), aparece la interfaz lu, enlugar de la interfaz A. Podemos en-contrar dos variantes, la interfaz lu-CS para el dominio de conmutaciónde circuitos y la interfaz lu-PS parael dominio de conmutación de paque-tes. Tanto en la red de acceso de ra-dio como en la interfaz de la mismacon la red núcleo se utilizará ATM oMPLS como protocolo de transporte .Esta es la arquitectura que hemosanalizado en la sección previa. Laarquitectura de UMTS en la versión99 se muestra en la Figura 11.

Figura 11. Arquitectura UMTS Versión 99


5.2. Versión 4En la versión 4 de UMTS, la voz setransporta sobre IP y aparecen separa-das las funciones de control y de conec-tividad para la voz: Las MSCs dividenfuncionalmente sus tareas en MediaGateways (MG), responsables por pro-veer la conectividad, y en servidores decontrol, responsables por proveer la se-ñalización de control. El MG proporcio-

na la conexión con las redes de conmu-tación de circuitos utilizando los servi-cios de un Media Gateway Controller(MGC). Para la comunicación entre elMG y el MGC se utilizará el protocoloMEGACO. En la Figura 12 se estable-ce una comparación entre las arquitec-turas de las versiones 99 y 4 de UMTS.La arquitectura de UMTS en la versión4 se muestra en la Figura 13.

Figura 13. Arquitectura UMTS, Versión 4

Figura 12. UMTS, versiones 99 y 4


5.3. Versión 5La versión 5 de UMTS, será una ver-sión «Todo IP». IP será la tecnologíade transporte en la red núcleo (corenetwork) para todo tipo de datos, in-cluso también en la UTRAN, en lugarde ATM. En esta versión existe ade-más una separación entre los planosde transporte y control con la apari-ción del subsistema multimedia basa-do en IP (IPMS- IP Multimedia Sys-tem-IMS) encargado de efectuar todala administración de los servicios mul-timedia utilizando señalización SIPsobre portadora de paquetes.

Las entidades funcionales que seidentifican en el IMS son:

• El HSS (Home Subscriber Server).Que se encarga de almacenar losperfiles de suscripción de los usua-rios, puede ser considerado comola evolución del HLR con la incor-poración de funciones de controlIP multimedia.

• El CSCF (Call State Control Func-tion). Responsable por el controlde la sesión. Se encuentra a su vezdividido en varias entidades quese comunican entre sí y con el

usuario utilizando SIP. Estas son:

1. El I-CSCF, que se constituye enel punto de entrada y a través delcual, con la ayuda del HSS, se se-lecciona el S-CSCF.

2. El S-CSCF, se encarga de recibirlas peticiones SIP del usuario yrealiza también todo el control dela sesión.

3. El P-CSCF, que en el caso del ro-aming selecciona en la red visita-da el I-CSCF de origen.

• El MRF (Multimedia ResourceFunction). Responsable por la ges-tión de las funciones de llamadao sesión con varios participantesy conexiones.

En UMTS Versión 5 se mantendrá lainteroperabilidad con otras redes desegunda generación y con las entida-des que permiten que ésta sea posi-ble: Media Gateway (MG), MediaGateway Controller (MGC) y Signa-lling Gateway (SWG).

La arquitectura de UMTS V5 semuestra en la Figura 14.

Figura 14. Arquitectura UMTS, versión 5


5.4. Versión 6En esta versión se propone una am-pliación/extensión del IMS-IP Multi-media Services Phase 2. Se contem-pla entonces la posibilidad de efec-tuar mensajería a través del IMS.

Esta versión también ofrecerá la po-sibilidad de conectividad con redeslocales inalámbricas (Wíreles LAN).

En la Tabla 10 se resume todo el pro-ceso evolutivo y las característicasmás relevantes de cada versión.

Versión 99

Se incluye laUTRAN (UMTSTerrestrial RadioAccess Network).Utiliza la infraes-tructura GSM/GPRS en la rednúcleo.Red núcleo basadaen ATM.Traspaso (hando-ver) entre siste-mas UMTS/GSM.Se incluyen el Vir-tual Home Envi-ronment-VHE y laa r q u i t e c t u r aabierta de servi-cios (OSA-OpenService Architec-ture).

Versión 4

Arquitectura es-tratificada.

Transporte IPpara los protocolosde la red núcleo.

Calidad de servicioen el nivel detransporte.

Versión 5

Transporte IP so-bre la UTRAN.

A r q u i t e c t u r a«Todo-IP».

Calidad de servi-cio extremo a ex-tremo.

Adición del IPMultimedia Do-main System-IMS.

Versión 6

Ampliaciones so-bre el IMS.

Tabla 10. Proceso evolutivo hacia una red «Todo-IP»-Resumen

BIBLIOGRAFÍA• Material Básico

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[1]. «Wíreles Communications». Ra-ppaprot, Theodore. IEEE Press.

[2]. «The GSM Air Interface Funda-mentals and Protocols». Willig,Andreas. Potsdam University.


CURRÍCULOAlvaro Pachón De la Cruz. Inge-

niero de Sistemas de la Univer-sidad ICESI, Especialista enRedes y Comunicaciones de laUniversidad del Valle, Doctora-do en Tecnologías de Informa-ción (en curso) de la Universi-dad de Vigo. Jefe del Departa-mento de Redes y Comunica-ciones de la Universidad Icesi,Director de la Especializaciónen Redes de la Universidad Ice-si, Profesor de la UniversidadIcesi.

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• Material de Referencia paraGSM, GSM/GPRS y UMTS

[1]. «Overview of GSM, GPSRS, andUMTS». Cisco Mobile Exchange(CMX) Solution Guide.


ABSTRACTThe proficiencies evaluation system inHigher Education -SERES- allows: a)The knowledge, being and making in-tegral sufficiency assessment of thestudent during each stage in the En-gineering Professional Formation;and, b) The systemic and systematicknowledge management that can beapplied in the teaching, research andextension processes.

The SERES is a research product thatis testing phase and it has beendeveloped by the Innovation and De-velopment Center for Software Engi-neering Research -CIDLIS- in the«Knowledge and Quality ManagementModel in Higher Education» Project -MGCES- in the E3T of the SantanderIndustrial University. This systemnests three sub-systems: The organi-zational model, the functional model

Sistema de Evaluación de Proficienciasen Educación Superior -SERES-

and the neuronal model. SERES ispart of the neuronal model.

The SERES is structured for integralworking in the diverse courses of anengineering program, being thesebasic or advanced courses, under theformal requirement of practices struc-tured activities, formative researchand pursuit and control, sustained ina quality plan based in: the discipli-ned personal and team work, the self-evaluation, the co-evaluation, the eva-luation and the hetero-evaluation.

The competences assessment inSERES, is a logical deduction fromthe professional profile (knowledge),the occupational profile (competitio-ns to make) and the cultural profile(personal, citizen and engineer va-lues) modeling. This model spreadsin content guides, knowledge evalua-

Ricardo Llamosa VillalbaUniversidad Industrial de Santander

e-mail: [email protected]

Investigadores asociadosAdriana Llamosa Ardila, Sandro Castellanos,

Andrés Guerrero, Liliana Paola Pinilla, Lilia Castellanos, JuddyAlexandra Gómez, Víctor Sánchez, María Isabel Benítez,

Gerardo Latorre



tion and knowledge management ineach course of the formation program.Starting from this guides, then, its aredefined the contents about knowled-ge, making and being, available, next,for teachers, in the development oftheir educational practices. As closingto this learning process, it settlesdown, the teaching products assess-ment, and, the actions and competen-ces of the students. This quantitativeand qualitative assessment pattern isthe main instrument of SERES whi-ch sustain the quality standardexecution evidences, the learning ob-jectives and the achievement of thestudent’s competitions.

KEY WORDS

Knowledge Engineering, KnowledgeManagement, Higher Education As-sessment, Assessment Systems, Cer-tification, Accreditation, System En-gineering.

RESUMEN

El Sistema de Evaluación de Proficien-cias en Educación Superior -SERES-permite: a) La valoración integral desuficiencia del saber, del hacer y del ser,de los estudiantes durante cada una delas etapas en la formación profesionalen Ingeniería; y, b) La gestión de cono-cimiento que puede aplicarse, sistémi-ca y sistemáticamente, en los procesosde docencia, investigación y extensión.

El SERES es un producto de investi-gación que está en fase de prueba y hasido desarrollado por el Centro de In-novación y Desarrollo para la Investi-gación en Ingeniería del Software-CIDLIS- en el marco del proyecto:«Modelo de Gestión de Conocimiento yCalidad en Educación Superior» -MG-CES- de la E3T de la Universidad In-dustrial de Santander. Este sistemaanida tres subsistemas: El modelo or-ganizacional, el modelo funcional y el

modelo neuronal. SERES es parte delmodelo neuronal.

El SERES está estructurado para fun-cionar integralmente en los diversoscursos de un programa de ingeniería,sean estos básicos o avanzados, con elrequisito de formalizarlos en activida-des estructuradas de práctica, investi-gación formativa y seguimiento y con-trol, sustentadas en un plan de calidad,fundamentado en el trabajo disciplina-do individual y en equipo, la autoeva-luación, la coevaluación, la evaluacióny la heteroevaluación.

La evaluación de competencias en SE-RES es una deducción lógica del mo-delado del perfil profesional (saberes),el perfil ocupacional (competenciaspara hacer) y el perfil cultural (valorescomo persona, ciudadano e ingeniero).Dicho modelo se despliega en guías decontenido, evaluación y gestión de co-nocimiento en cada uno de los cursosde un programa de formación. A partirde dichas guías, se definen los conteni-dos sobre el saber, el hacer y el ser, dis-ponibles, luego, para los profesores, enel desarrollo de sus prácticas docentes.Como cierre de este proceso de apren-dizaje se establece la valoración de losproductos de la enseñanza y del des-empeño y la competencia de los alum-nos. Este patrón de valoración cuanti-tativa y cualitativa es el instrumentoprincipal de SERES, con el que susten-tan las evidencias de cumplimiento deestándares de calidad, los objetivos deaprendizaje y el logro de las competen-cias del alumno.

PALABRAS CLAVESIngeniería del conocimiento, Gestiónde conocimiento, Valoración de edu-cación superior, Sistemas de valora-ción, Certificación, Acreditación, In-geniería de Sistemas.

Clasificación Colciencias: A


1. INTRODUCCIÓNEl Sistema de Evaluación de Profi-ciencias en Educación Superior-SERES- es un medio para la gestióny valoración de suficiencia, cumpli-miento y mejoramiento (interno yexterno) de prácticas que conducen alas instituciones educativas a inte-grar la acreditación, la titulación y lacertificación profesional.

Esta ponencia tiene seis apartados. Elprimero fija la estructura de este do-cumento; el segundo presenta los an-tecedentes y el contexto de la acredi-tación, la certificación y la titulación;el tercero, cuarto y quinto exponen elmodelo, su estado de implementacióny los agradecimientos, las conclusio-nes y el trabajo futuro de SERES; y elsexto hace referencia a los documen-tos de apoyo de este artículo.

2. ANTECEDENTES

2.1. ¿Acreditación, certificación otitulación?La acreditación [1] es un reconoci-miento público que una organizaciónconsigue, ante la comunidad, al brin-dar seguridad, bienestar y confianza,con los bienes y servicios que ofrece.Es importante destacar que dichosbienes y servicios son el producto deprocesos que, combinados, sistémicay sistemáticamente, agregan valor alas cadenas productivas y a la mis-ma sociedad.

Centrándose en las empresas acredi-tadas, el reconocimiento de la calidadocupacional de las personas se certi-fica, no se acredita, porque la certifi-cación es parte del acreditamiento, elcual exige que los roles de un trabajoconcreto se evidencien con habilida-des, destrezas y conocimiento, es de-cir, con competencias.

Hay dos tipos de refrendaciones:

• Los títulos o licencias se designanpor los países que son quienes re-gulan restrictivamente las profe-siones u ocupaciones. Según la ley,cada país plantea las condicioneslegales que una persona debe re-unir para practicar una profesión.Este hecho induce que la diversi-dad de titulaciones sea una con-secuencia del número de países enel mundo y que dichas titulacio-nes se definan como «del Estadopara el Estado».

• Las certificaciones [1], estableci-das por organizaciones especiali-zadas, se definen para probar cua-lificaciones (calificaciones) ocupa-cionales individuales, en el ejer-cicio de una profesión o especiali-dad. Dado que cada certificaciónes voluntaria, no representa ba-rrera para hacer un trabajo perosí implica evidenciar conocimien-to específico, práctico, hábil, efi-caz y efectivo, en una ocupación.En esta perspectiva, las personasse certifican y los efectos se acre-ditan, es decir, la competencia re-fiere al proceso y la acreditaciónrefiere al producto o servicio ins-titucional.

2.2. ¿Agrupar conocimiento(titulación) y práctica (certificación)?En el ejercicio laboral de la ingenie-ría, el enfoque más común entrelazalo formal y lo informal;[2] un equipode ingeniería parte de la idea gene-ral sobre lo que se quiere construir, yaunque podría tenerse una especifi-cación formal, la satisface, combinan-do informalmente conocimiento em-pírico y teórico de metodologías dediseño, producción y depuración. En


el software, los programadores escri-ben código y lo ejecutan para ver fun-cionalidad, si no la consiguen cam-bian y prueban el código tantas ve-ces como requieran hasta lograr sufuncionamiento correcto.

El enfoque de «producir - reparar»comparado con el enfoque de «produ-cir - fijar» cuesta, toma más tiempo yrequiere de muchas mejoras antes delograr utilidad y funcionalidad, sinembargo, ha sido difícil introducir lacultura de «producir - fijar» por lo in-tenso y extenso del entrenamientoestratégico, técnico, organizacional yde soporte, requerido.

Por otra parte, las organizaciones lí-deres en el mercado de la ingenie-ría, siempre han creado productos yservicios prácticos, pero con unaenorme brecha entre sus prácticas ylas mejores prácticas, sin embargo,hoy el espectro de la competitividadmundial en ingeniería demanda el«producir - fijar» y la aplicación sis-témica, sistemática, disciplinada ycuantificable de la gestión de los re-cursos que hagan rentable el hacery mantener los bienes y servicios pro-ducidos.

Los hechos precedentes han propicia-do la competitividad profesional su-jeta a las mejores prácticas, y parti-cularmente el establecimiento formalde certificaciones de competencia quetienen como requisitos:

• Las titulaciones en educaciónbásica profesional de origen uni-versitario1 con programas depregrado.

• El acreditamiento estatal o inter-nacional institucional universita-rio, como garantía de calidad edu-cativa.

• El desarrollo de proyectos que evi-dencien competencia y experien-cia después de la titulación, paraque el egresado certificado en co-nocimiento2 ejerza responsable-mente su profesión, dado que laeducación sola es insuficientepara desarrollar la capacidad pro-fesional.3

• La certificación ante organizacio-nes nacionales o internacionales,que exige evidenciar experienciay competitividad y la aprobaciónde un examen de actualidad de co-nocimientos. Dicha autorización,conseguida por primera vez, deberenovarse periódicamente.4

• Las asociaciones profesionales. Losprofesionales como grupo, confor-man una comunidad que debecumplir normas para el ejercicioético y competitivo de su profesión,este hecho es el generador de lasasociaciones profesionales, común-mente dichas organizaciones seencargan de sintetizar los criteriosde certificación. Por ejemplo, IEEEy ACM en Informática.

1. El Estado colombiano realiza exámenes (Ecades) a los recién egresados en casi todas las profesiones de laeducación superior, pero no certifica o re-certifica experiencia.

2. Organismos como IEEE, ISO o ACM definen cuerpos de conocimiento; «La guía del cuerpo de conocimien-to del desarrollo de software» sustenta currículos de titulación y exámenes de certificación en Ingenieríadel Software.

3. Por ejemplo, la residencia de médicos o la experiencia en ingeniería es exigencia de ejercicio profesional.4. Dados los permanentes cambios del conocimiento, la educación continua es una necesidad para el profe-

sional. Por ejemplo, los cambios en medicamentos, terapias, equipo, diagnóstico o procedimientos de tra-tamiento, inducen a los médicos a complementar su formación inicial para asegurar competencia profe-sional.


• El código de ética. Cada profesióntiene un código de ética que esta-blece las funciones y deberes delpracticante y las condiciones parala pérdida de su licencia para lapráctica de su profesión.

2.3. ¿Qué debe certificarseo qué licenciarse?La certificación exige el análisis ri-guroso y sistemático de las institu-ciones reguladoras, encargadas deidentificar y verificar elegibilidad ysuficiencia. La elegibilidad se susten-ta con la experiencia y la suficienciase consigue con la aprobación de unexamen de conocimiento. El estable-cer este procedimiento demanda unaacción planificada para discutir, ana-lizar y establecer las áreas de prácti-ca y conocimiento por evaluar.5

La elegibilidad y la suficiencia [1] [2][4] surgen del análisis y especificaciónde las mejores prácticas de conocimien-to, con un mínimo de 9.000 horas deexperiencia reconocida para la elegibi-lidad, de acuerdo con unos conocimien-tos válidos establecidos. El estableci-miento del examen de suficiencia re-quiere de las siguientes etapas:• Especificaciones de exámenes:

Síntesis de cuerpos y prácticas deconocimiento para elaborar laspreguntas de los exámenes.

• Desarrollo de ítems de exámenes:Proceso de construcción de un ban-co de preguntas, después de su edi-ción, prueba, validación y aproba-ción ante una muestra poblacional.

• Desarrollo, ensamble, revisión yprueba del cuerpo de exámenespara elaborar un banco de pruebas.

• Validación de exámenes, valora-ción estadística de una muestrapoblacional para estimar corte deaprobación, confidencialidad, con-fiabilidad, capacidad, eficiencia yconfianza de la prueba.

• El empaque, documentación yofrecimiento6 de la prueba a la co-munidad, una vez validada.

2.4. Consideraciones políticasLas reflexiones políticas se sustentanen:

• Implicaciones de la acreditacióny certificación. ¿Un profesional ti-tulado practica necesariamentesu profesión?; ¿la carrera profesio-nal involucra más de un país?;¿qué es más importante, la titu-lación o la certificación?; ¿se ne-cesita una red internacional paraganar conocimiento guiado pornormas nacionales o internacio-nales y por qué la certificación esrequisito?

• Implicaciones de la relación Esta-do - Industria. ¿Puede la Univer-sidad certificar?; ¿quién debe cer-tificar?; ¿quién debe titular o li-cenciar?; ¿la licencia y la certifi-cación deben renovarse?

• Conocimiento para la certificacióno licenciamiento. ¿El cuerpo deconocimiento debe emerger de laindustria o de la universidad?;¿deben certificarse los profeso-res?; ¿quiénes deben certificar alos profesores?; ¿el currículo pro-fesional para licenciamiento debeser regulado por el Estado?; ¿elcurrículo profesional para certifi-

5. En IEEE se conforma un comité sectorial de expertos, encargado de sintetizar las áreas y cuerpos deconocimiento proporcionados por gremios, científicos y practicantes.

6. Actualmente empresas especializadas ofrecen capacitación para preparar y hacer los exámenes por internet.


cación debe ser regulado por elEstado, por las agremiaciones deempresas o las asociaciones pro-fesionales?

2.5. Sistema de gestión deconocimiento en educación superiorLa propuesta que describe este ar-tículo es producto de la investiga-ción desarrollada por el Centro deInnovación y Desarrollo para la In-vestigación en Ingeniería del Soft-ware -CIDLIS- en el proyecto: «Mo-delo de Gestión de Conocimiento yCalidad en Educación Superior» -MGCES-. Este sistema anida tressubsistemas:

• El modelo organizacional estable-ce la arquitectura de componen-tes del sistema.

• El modelo funcional describe losprocesos, actividades y tareas di-reccionales, primarias y de apoyo,que se alojan en transversal (comoun todo) y verticalmente (en cadacomponente) dentro del modelo or-ganizacional.

• El modelo neuronal define el sis-tema de variables e indicadoresque soportan la evaluación o va-loración del sistema total. Se alo-ja dentro del modelo funcional ypor ende dentro del modelo orga-nizacional.

La Figura 1 describe el modeloMGCES como un todo (sistema) enel que se aprecia el alcance estraté-gico, táctico, logístico y operativo del

sistema. Se debe observar en la men-cionada Figura cómo se ven los indi-viduos desde la perspectiva del ser,saber y hacer, y su relación con losprocesos, los roles, las competenciasy el trabajo en grupo (Grupos Autó-nomos de Aprendizaje Asociativo -GRAPAS-) y el logro de resultados yproductos.

3. ESPECIFICACIÓN DE SERESEl Sistema de Evaluación de Profi-ciencias en Educación Superior -SE-RES- (Figura 2) está sustentado enlos siguientes aspectos conceptualesy técnicos:

La globalidad según Porter [2] y el«Planear - Hacer - Valorar - Actuar»(PHVA) [3] aplicado a:

• El pensamiento estratégico per-sonal, con infraestructura y com-petencias para «ser», «saber ha-cer», «hacer», «valorar» y «mejo-rar» procesos, productos y / o ser-vicios.

• La educación como servicio públi-co regulado a través de convali-daciones estatales (certificacioneso titulaciones) o empresariales(acreditaciones).

• El Aseguramiento de la Calidaden la Educación -ACE7- [5] [6] deacreditación de estándares8 dealta calidad y registro calificadoen Colombia.

• La orientación a los procesos [3]con estrategias9 (Figura 3) or-

7. © Derechos Reservados, CIDLIS de la UIS.8. Misión y proyecto institucional; Bienestar institucional; Profesores y estudiantes; Procesos académicos;

Investigación; Pertinencia e impacto social; Autoevaluación y autorregulación; Organización, gestión yadministración; Planta física; Recursos de apoyo académico; y recursos financieros.

9. Resultados [5] que satisfagan plena y consistentemente a estudiantes, graduados, docentes, personal,empleadores, proveedores y la sociedad en su conjunto.


Figura 1. Sistema de gestión de conocimiento y calidad en educación superior.

ganizacionales,10 directivas,11 deapoyo12 y de docencia, investigacióny extensión13 de titulación o certifi-

cación para cerrar brechas de co-nocimiento, habilidad y comporta-miento con el entorno laboral.

10. Procesos estratégicos determinantes de la estructuración o composición y el alcance organizacional edu-cativo.

11. Liderazgo para el perfeccionamiento estratégico; la gestión de la infraestructura y el ambiente de trabajo;la gestión de educadores, directivos, administrativos, financieros y economistas; y, la gestión de titulaciones.

12. Apoyo a la docencia, la investigación y la extensión y los demás procesos misionales del saber, el saberhacer y el hacer de los educandos; la comunicación interna y externa; la función administrativa; la ges-tión de recursos.

13. El seguimiento de la enseñanza-aprendizaje que otorga al educando reconocido sobre saber, saber hacer yhacer.


4. IMPLEMENTACIÓN DE SERESLa implementación conceptual, edu-cativa y experimental de SERES su-giere una institución educativa conuna visión y una misión fundamen-tadas en áreas competitivas, medi-das, umbrales y horizontes tempo-rales16 que transforme individuos enseres gestores de consecuencia tec-nológica, financiera, económica ysocial de ¿cuándo?, ¿con qué?,¿cómo?, ¿cuánto costará?, y, ¿cuál essu alcance?

Un ejemplo de implementación es laestrategia educativa utilizada por elCIDLIS de la UIS en el pregrado paralograr el alcance integrador entre launiversidad y el sector productivo,que plantea:

• Una correlación enseñanza - prác-tica para que el estudiante ad-quiera experiencia en el pregradoy el posgrado, con proyectos de in-geniería certificables por el sectorproductivo.17

• El desarrollo de material educa-tivo, deducido de la estrategia ins-titucional de los distintos progra-mas de pregrado, particularmen-te a la E3T18 de la UIS.

5. CONCLUSIONES, TRABAJOFUTURO Y AGRADECIMIENTOS

El trabajo de SERES es una estrate-gia de acercamiento de la Universi-dad y el sector productivo que inte-gra saber, hacer y ser, con investiga-ciones ejecutadas por grupos y cen-

Figura 2. Modelo integral de SERES

• La gestión por competen-cias [4] (Figura 4), para ofre-cer un portafolio científico, téc-nico y organizacional a las en-tidades académicas y adminis-trativas, modeladas con el Gnó-metro.14,15

• La tecnología de información ycomunicaciones, orientada altrabajo individual y colaborati-vo, con guías de conocimientode estudio, práctica, investiga-ción formativa y evaluación dedesempeño, evaluables, au-toevaluables, coevaluables yheteroevaluables.

14. Gnómetro (©) Derechos Reservados, Instituto Tecnológico Iberoamericano de Informática, Sistema«Balanced Scorecard» para alinear organización, indicadores calibrables, estrategias y resultados de des-empeño.

15. Utilizable en la selección de personal según competencias con entrevistas y parámetros de ingreso.16. Atributo: cobertura. Escala de medida: demanda satisfecha. Umbral: 50 %. Horizonte temporal: 2

años.17. Una estrategia de desarrollo de proyectos de Ingeniería en la Universidad se aprecia [9]18. Cursos de Probabilidad y Estadística, Circuitos Eléctricos y Sistemas de potencia.


tros de investigación, generando co-nocimiento y haciendo experienciacon calidad y rendimiento para lamejora social. El modelo usa TIC,modelos de calidad y estándares in-ternacionales en la docencia, la inves-tigación y la extensión.

El trabajo conseguido hasta el mo-mento es el principio para hacer pro-ductos o servicios susceptibles detransferir recurso humano calificado,o productos útiles al sector producti-vo. El trabajo futuro implica la vali-

dación y desarrollo de sistemas, guíasy contenidos de aplicación pública contecnologías y normas de uso en losdistintos campos del saber en las di-ferentes regiones colombianas.

Los participantes en el proyecto agra-decen la colaboración prestada por losdocentes, los directivos y los demásrecursos humanos de la E3T de laUIS, quienes siempre han estadoatentos a colaborar con interés ennuestras iniciativas.

Figura 3. ISO 9000: 2000 en SERES

Figura 4. Competencias en SERES


6. BIBLIOGRAFÍA[1] IEEE, Certification Road Map:

The Journey and the Destina-tion, Certified Software Deve-lopment Professional, http://www.computer.org/certifica-tion/cert_for_you.htm, 2004.

[2] McConnell S y Tripp L. La Cer-tificación Profesional: ¿Realidado ficción? IEEE Software Maga-zine, noviembre, 1999.

[3] Marmolejo L. A. y Otros, La certi-ficación ISO 9000 y la autoevalua-ción en Instituciones de EducaciónSuperior, www.monografias.com.

[4] Organización Internacional delTrabajo. Calidad en organismosde formación; febrero 2004, http://www.ilo.org/public/spanish/re-gion/ampro/cinterfor/temas/cali-dad/exp_inst/index.htm

[5] Llamosa y otros. Aseguramientode calidad en educación - ACE -CIDLIS- 2003, www.cidlisuis.org.

[6] Llamosa y otros. «Modelo de Aso-ciaciones Productivas Software

CURRÍCULOEl doctor Ricardo Llamosa Villalba es

Ingeniero de Telecomunicación,MSC en Informática, Ingenierode Sistemas, Director Científicodel CIDLIS, Director Científicodel Instituto Tecnológico Ibero-americano de Informática, Pro-fesor Titular Laureado de la Es-cuela de Ingeniería Eléctrica,Electrónica y Telecomunicacio-nes de la Universidad Industrialde Santander. Investigador prin-cipal del presente texto.

Los investigadores asociados citadosal comienzo hacen parte del CI-DLIS, Grupo de InvestigaciónCertificado ISO9001:2000 enproyectos de investigación eningeniería del software. Grupode Investigación reconocido porColciencias con vigencia hasta el2006.

Emergentes de Centros de In-vestigación y Desarrollo Univer-sitario», ACOFI, XXXV Encuen-tro Nacional de Facultades deIngeniería, 2003.


Alexis Paolo García ArizaE3T- Universidad Industrial de Santander

[email protected]


Sistemas MIMO como Alternativa para el Controldel Efecto Multitrayectoria y de la InterferenciaCo-Canal en Sistemas de Radio Móvil Satelital

y Terrestre

ABSTRACTThe Multiple Inputs MultipleOutputs -MIMO- Systems are advan-ced technique both the radio signalfading control, problem associated tomultipath effects, and co-channel in-terference mitigation in mobile sys-tems, using array antennas and spa-ce-time processing.1 This techniquelets improve the wireless systemsperformance and increase its datatransmission capacity under dynamicenvironments. The paper presentsboth the basic concepts over multi-path propagation in mobile satelliteand terrestrial systems, and a resear-ch proposal in MIMO techniques forDS-CDMA systems. This research ispresented to European Union for Ra-dioGIS-UIS and MCG-UPV groups,

supported by the Alban Program -High Level Scholarships for LatinAmerica-. The research will be deve-lopment at Communications Depar-tment of Polytechnic University ofValencia -UPV- like author’s Docto-ral work.22

KEY WORDSAntenna arrays, bandwidth, capaci-ty, channel, coherent bandwidth, Do-ppler effect, DS-CDMA, fading, im-pulse response, MIMO channel, mo-bile systems, multipath, propagation,satellites, space-time processing, sta-tistics.

RESUMENUna técnica avanzada para el controldel desvanecimiento de señales de


radio, problema asociado a efectos depropagación multitrayectoria, y lamitigación de la interferencia co-ca-nal en sistemas móviles, son los Sis-temas de Múltiples Entradas y Múl-tiples Salidas (MIMO-MultipleInputs Multiple Outputs1 basados enarreglos de antenas y procesado deseñales espacio-temporales, los cua-les buscan mejorar el desempeño delos sistemas inalámbricos aumentan-do la capacidad de transmisión dedatos bajo entornos dinámicos. Eneste artículo se presentan los concep-tos básicos sobre propagación multi-trayectoria en sistemas móviles sa-telitales y terrestres, y la propuestade investigación en técnicas MIMOpara sistemas DS-CDMA planteadapor los Grupos RadioGIS-UIS y MCG-

UPV ante la Comunidad Europea pormedio del Programa Alban de Becasde Alto Nivel para América Latina.Esta investigación se llevará a caboen el Departamento de Comunicacio-nes de la Universidad Politécnica deValencia -UPV- como trabajo de Doc-torado por parte del autor.22

PALABRAS CLAVESAncho de banda, ancho de banda co-herente, arreglo de antenas, canal,capacidad, desvanecimiento, DS-CDMA, efecto Doppler, estadística,MIMO, multitrayectoria, procesadoespacio-tiempo, propagación, res-puesta al impulso, satélites, sistemamóvil.

Clasificación : C


I. INTRODUCCIÓNAntes de abordar lo relacionado conla propuesta de investigación en téc-nicas MIMO, se describirán las ca-racterísticas de propagación de uncanal inalámbrico para sistemasmóviles basados en satélites y radiobases en tierra bajo consideracionesde desvanecimiento a pequeña esca-la, efectos multitrayectoria o multi-path y sistemas multiusuario. Larazón de esta metodología en el de-sarrollo del contenido obedece mása un objetivo didáctico, pues el temano ha sido estudiado ampliamente enColombia.

Siguiendo este objetivo, el describirlos sistemas inalámbricos, sus am-bientes de propagación multitrayec-toria, los fenómenos asociados, y al-gunas técnicas utilizadas, permitiráal lector entender de una forma másrápida las técnicas MIMO planteadaspara el control del desvanecimientoa pequeña escala, o más explícita-mente, para el control de la rápidafluctuación en amplitud de una señalde radio sobre un corto periodo o unadistancia corta en relación con la lon-gitud de onda de la señal, en buscade incrementar la capacidad de lossistemas de comunicación móvil.

Con estas consideraciones de peque-ña escala y procesado espacio-tempo-ral en MIMO, los efectos de gran es-cala (asociados a la difracción de laseñal, causada por obstrucciones enel trayecto de propagación) puedenser ignorados y los demás ser contro-lados para mejorar el desempeño delos sistemas de comunicaciones mó-viles basados en satélites (en órbitasGEO: Geoestationary Orbit, LEO:Low Earth Orbit, MEO: Medium Ear-

th Orbit, o HEO: Highly EllipticalOrbit, 37, 76 en plataformas de granaltitud (HAP: High-Altitude Pla-tform,71, 75 en sistemas de radio ba-ses en tierra (sistemas TDMA: TimeDivision Multiple Access, GSM: Glo-bal System for Mobile Communica-tion, CDMA: Code Division Multi-ple Access1, 35, 51 y WCDMA: Wide-band Code Division Multiple Acce-ss,34 y en sistemas para interiores oIndoor (en túneles,36 oficinas, esta-ciones, etc.).48

Hasta la fecha se han empleado dife-rentes técnicas de control para losfenómenos asociados a la propagaciónmultitrayectoria y la interferenciamultiusuario, como esquemas de ac-ceso múltiple robustos, modulacionesdigitales apropiadas, esquemas deecualización y codificación,48, 51 y arre-glos de antenas.1, 51 Todas estas técni-cas presentan diseños específicospara cada sistema inalámbrico debi-do a que las variaciones en amplitudy fase en la señal resultante de lasumatoria destructiva o constructivade las múltiples versiones de la se-ñal original dependen de la intensi-dad de las señales recibidas, del tiem-po de propagación de las versionesmultitrayectoria y del ancho de ban-da de la señal, lo que está directamen-te relacionado con el entorno de pro-pagación y el sistema de comunica-ción utilizado. En esta discriminaciónde sistemas, entornos y aplicaciones,se ha planteado la propuesta Proce-sado Espacio-Temporal para Canalesde Múltiples Entradas y MúltiplesSalidas (MIMO) en Sistemas DS-CDMA De Cuarta Generación EnEntornos Urbanos Con Terreno Irre-gular,22 en busca de obtener ventajas


adicionales en relación con otras al-ternativas analizadas, pues se podrácontrolar simultáneamente el efectomultitrayectoria y la interferencia co-canal.

En esta línea de investigación vienetrabajando desde hace tres años elgrupo de investigación en Radiocomu-nicaciones y Sistemas de InformaciónGeográfica-GIS, RadioGIS, asociadoa la Escuela de Ingenierías Eléctri-ca, Electrónica y Telecomunicaciones-E3T de la Universidad Industrial deSantander, realizando labores en laapropiación de conocimiento y gene-ración de nuevas alternativas en elárea de propagación de ondas electro-magnéticas para la planificación, op-timización y gestión de sistemas decomunicaciones inalámbricos en en-tornos andinos. En el marco de suplan de trabajo y consolidación, y gra-cias al apoyo de los grupos I2T (Gru-po de Investigación en Informática yTelecomunicaciones) de la Universi-dad ICESI y MCG (Mobile Commu-nication Group) de la Universidad Po-litécnica de Valencia-UPV, RadioGISha planteado una propuesta de inves-tigación22 que permitirá al grupoadentrarse en nuevas alternativascon perspectivas de aplicación regio-nal y global para sistemas móvilessatelitales y terrestres.

II. PROPAGACIÓNMULTITRAYECTORIAY DESVANECIMIENTOA PEQUEÑA ESCALA

Para analizar los procesos y técnicasutilizados en los equipamientos decomunicación inalámbrica que bus-can la correcta recepción y transmi-sión de la información en entornos di-námicos, es relevante comprenderlos diferentes fenómenos asociados a

la propagación de las ondas electro-magnéticas sobre las cuales se trans-mite la información. En este sentido,el fenómeno de multitrayectoria en elcanal, ocasionado por múltiples re-flexiones, difracciones y dispersión dela señal transmitida y que llegan alreceptor, crea efectos de desvaneci-miento a pequeña escala, de los cua-les los tres más importantes son:

• Rápidos cambios en la intensidadde la señal sobre una corta distan-cia de viaje o en intervalos.8

• Modulación de frecuencia aleato-ria debido a cambios Doppler48 endiferentes señales multitrayecto-ria.

• Dispersiones en el tiempo (ecos)causadas por retardos en la pro-pagación multitrayectoria.51

El desvanecimiento a pequeña esca-la, o simplemente desvanecimiento,es un término para describir la rápi-da fluctuación de la amplitud de unaseñal de radio en un corto periodo odurante el viaje de ésta en una dis-tancia corta en relación a su longi-tud de onda,8 tal como se aprecia enla Figura 1. Considerando el desva-necimiento, los efectos de perdidas agran escala (ver en la Figura 2 la lí-nea con variación lenta respecto a laposición) pueden ser ignorados, comolos ocasionados por sombreado o Sha-dowing y cuya relación física estádada por lo general por efectos de di-fracción debido a obstrucciones en eltrayecto del transmisor al receptor.51

El desvanecimiento a pequeña esca-la es causado por la interferencia en-tre dos o más versiones de la señaltransmitida cuando llegan al recep-tor con muy poco tiempo de diferen-cia. Estas señales son llamadas Se-


ñales de Multitrayectoria o multipa-th, y son combinadas en la antenareceptora para obtener una señal re-sultante la cual puede variar de granforma en amplitud (en un rango de35 a 40dB en distancias aproximadasa media longitud de onda, tal comose aprecia en las Figuras 1 y 2) y fase,dependiendo de la distribución de in-tensidad, del tiempo relativo de pro-pagación de las ondas y del ancho debanda de la señal transmitida (el cualvaría de un sistema a otro).

Factores físicos en un canal inalám-brico terrestre y satelital

Algunos factores físicos en el canal depropagación influyen en el desvane-cimiento a pequeña escala; los prin-cipales son:

1) Propagación Multitrayectoria:La presencia de objetos reflectores ydispersores en el entorno crea un

cambio constante en el canal de pro-pagación de la señal, lo que disipaenergía en amplitud, fase y tiempo.Estos efectos producen múltiples ver-siones de la señal transmitida que lle-ga a la antena receptora, desplaza-das una respecto a la otra en tiempoy orientación espacial, tal como seaprecia en la Figura 3 para un siste-ma móvil terrestre tipo Indoor, en laFigura 4 para un sistema móvil te-rrestre Outdoor, y en la Figura 5 paraun sistema satelital. De estos tiposde propagación multitrayectoria sedestaca que los tiempos de viaje delas ondas son distintos y el modeladode cada uno de los canales se debehacer con consideraciones estadísti-cas diferentes, lo que en últimas setraduce en el diseño de equipos de co-municaciones específicos para cadaentorno y la aplicación de técnicas demitigación de diferentes variantes.

Figura 1. Señal bajo desvanecimiento a pequeña escala. Tomado de: GarcíaA., Alexis Paolo. Análisis de cobertura y de Densidad de Potencia Bajo unEntorno Andino. Universidad Industrial de Santander-E3T, Maestría en In-genierías, Línea de Telecomunicaciones, Julio de 2004.


2) Velocidad Relativa: El movi-miento relativo entre el transmisor(satélite, radio base o punto de acce-so) y el móvil produce una modula-ción en frecuencia aleatoria debido adiferentes efectos Doppler48, 51 en cadauna de las componentes multitrayec-toria (ver Figura 6). Si la función ρ(t)describe la distancia entre el trans-misor y el receptor respecto al tiem-po, ésta dependerá del rango, veloci-dad y aceleración relativos. Desde elpunto de vista de aplicación, las li-mitaciones en el procesado de seña-les en sistemas de comunicacionesmóviles para el control de este fenó-meno, se relacionan con la intensidadde la señal recibida, el ruido, y loscambios de nivel debido al paso de laseñal por los bloques de RF, IF y Ban-da Base, donde en este último se es-pera el desplazamiento Doppler sigasiendo perceptible para su deteccióny control.

3) Velocidad de Objetos Cercanos:Si los objetos del entorno se encuen-tran en movimiento, inducen un efec-to Doppler variando el tiempo en lascomponentes multitrayectoria. Si losobjetos cercanos se mueven a mayor

velocidad que el móvil, entonces esteefecto domina el desvanecimiento apequeña escala.48

4) El Ancho de Banda de la Se-ñal: Si el ancho de banda de la señaltransmitida es más grande que el “an-cho de banda” del canal multitrayec-toria, la señal recibida puede ser dis-torsionada (debido a los tiempos di-ferentes de recepción de todas lascomponentes de frecuencia del espec-tro de la señal modulada y a que es-tos retrasos relativos son grandescomparados con la unidad básica deinformación transmitida sobre el ca-nal; usualmente un símbolo o un bit),pero la intensidad no decaerá dema-siado sobre un área local (el desva-necimiento a pequeña escala de laseñal no será significante sobre todoel espectro). Si la señal transmitidatiene un ancho de banda estrechocomparado con el del canal, la ampli-tud de la señal cambiará rápidamen-te, pero la señal no se distorsionaráen el tiempo (todo el ancho de bandase verá afectado por los mismos tiem-pos de propagación y presentará unaatenuación constante de todo el es-pectro). Un ejemplo muy claro donde

Figura 2. Señal bajo desvanecimiento a grande y pequeña escala. Tomadode: García A., Alexis Paolo, Análisis de cobertura y de Densidad de PotenciaBajo un Entorno Andino. Universidad Industrial de Santander-E3T, Maes-tría en Ingenierías, Línea de Telecomunicaciones, Julio de 2004.


se aprovecha este fenómeno es el es-quema de acceso múltiple CDMA (es-quema de espectro expandido) utili-zado en sistemas satelitales y terres-tres,35, 37 donde se demuestra aún massu potencialidad al aplicarlo en sis-temas MIMO,9, 39, 40, 58, 60 utilizando téc-nicas DS-CDMA (CDMA de Secuen-

cia Directa: Direct Sequence CDMA),permitiendo controlar el fenómeno deInterferencia Intersímbolo (ISI: Inter-symbol Interference) y otros proble-mas asociados a la propagación mul-titrayectoria y a la interferencia co-canal.51, 76

Figura 3. Modelo de efecto multitrayectoria en un entorno Indoor. Tomadode: García A., Alexis Paolo. Seminario de Comunicaciones Móviles. Diapositi-vas de clase. Universidad Industrial de Santander-E3T, Jul. 2004.

Figura 4. Modelo de efecto multitrayectoria en un entorno Outdoor. Tomadode: García A., Alexis Paolo. Seminario de Comunicaciones Móviles. Diapositi-vas de clase. Universidad Industrial de Santander-E3T, Jul. 2004


Figura 5. Entorno local de propagación en un sistema de comunicación móvilsatelital. Tomado de: García Ariza, Alexis Paolo, “Comunicaciones Satelitales,Ciclo IV-Cohorte IV”, Texto Guía para el curso de Comunicaciones Satelitalesde la Especialización en Telecomunicaciones de la Escuela de Ingenierías Eléc-trica, Electrónica y Telecomunicaciones, UIS. Publicación impresa, Junio de2004, p.36.

Una forma más clara de comprenderla relación entre el ancho de bandadel canal y el ancho de banda de laseñal (entendiéndose que una señalpuede comportarse como de bandaancha o de banda angosta dependien-do de los retardos de propagaciónmultitrayectoria del canal), es haceruna comparación de una señal deancho de banda constante sometidaa dos entornos diferentes de propa-gación que ocasionen retrasos multi-trayectoria distintos. Como ejemplo,podría pensarse en una señal de an-cho de banda de 1 MHz transmitidaen un entorno Indoor, y esa mismaseñal transmitida en un entornoOutdoor, tal como se aprecia en lasFiguras 3 y 4 respectivamente. Si seconsideran sólo dos trayectos de pro-pagación y para el primer caso unretardo de diferencia entre compo-nentes de sólo 0.1 µs (como podría

encontrarse en un entorno Indoor), lasdos trayectorias se cancelarían en fre-cuencias correspondientes a múltiplosde 10 MHz. De esta forma, la señal de1 MHz experimentaría aproximada-mente una atenuación constante y elcanal podría considerarse de bandaangosta. Pero si el retardo de diferen-cia se incrementa a 1 µs (como se en-contraría en un entorno Outdoor), laamplitud del canal variaría significa-tivamente a través del ancho de ban-da de la señal (cada 1 MHz) y éste se-ría un canal de banda ancha. La com-paración entre estos dos casos se pue-de apreciar más claramente al anali-zar las funciones de transferencia delcanal51 presentadas en la Figura 7.

Existe una característica adicional enun sistema de comunicación móvilsatelital que afecta los factores físi-cos del canal inalámbrico, la veloci-dad del satélite. En un ambiente sa-


telital el fenómeno de desvanecimien-to a pequeña escala se asocia al en-torno local (sector cercano al recep-tor), como se aprecia en la Figura 5,y el cual es muy similar al caso depropagación presentado en un siste-ma móvil terrestre. La diferencia coneste último radica en que tanto el re-ceptor como el satélite pueden encon-trarse en movimiento (i.e. sistemas

basados en órbitas LEO, MEO, HEOy sistemas HAP), lo que introduce unfactor de complejidad debido a los di-ferentes ángulos de visibilidad entreel transmisor y el receptor,75 y dondeprima la velocidad del satélite, la cualpuede oscilar en un rango aproxima-do de 8 a 4 km/s según la altura desu órbita,58 tal como se aprecia en laFigura 8.

Figura 6. Ejemplos del efecto Doppler

Figura 7. Función de Transferencia del canal con dos trayectorias de propaga-ción: retrasos relativos de 1 µs y 0.1 µs. Tomado de: Saunders, Simon R.. Anten-nas and propagation for wireless communication systems. West Sussex : JohnWiley & Sons, 1999. p. 237.


Figura 8. Variación de la velocidad orbital en sistemas satelitales de media-na y baja altitud. Tomado de: García Ariza, Alexis Paolo, “ComunicacionesSatelitales, Ciclo IV-Cohorte IV”, Texto Guía para el curso de ComunicacionesSatelitales de la Especialización en Telecomunicaciones de la Escuela de Inge-nierías Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones, UIS. Publicación impre-sa, Junio de 2004, p.15.

Figura 9. Respuesta al impulso de un canal multitrayectoria. Tomado de: Gar-cía A., Alexis Paolo. Seminario de Comunicaciones Móviles. Diapositivas de cla-se. Universidad Industrial de Santander-E3T, Jul. 2004.

Figura 10. Sistema MIMO multiusuario en el cual todos los usuarios estánequipados con arreglos de antenas para transmisión y recepción


III. RESPUESTA AL IMPULSO DE UNCANAL MULTITRAYECTORIAY EL MODELO MIMO

La respuesta al impulso es una ca-racterización de un canal de bandaancha y contiene toda la informaciónnecesaria para simular o analizarcualquier tipo de radio transmisióna través del canal. Esto hace posibleque un canal inalámbrico de comuni-cación pueda ser modelado como unfiltro lineal con una respuesta al im-pulso variante en el tiempo, donde lavariación del tiempo es debida almovimiento del receptor.8, 35, 48, 51 En laFigura 9 se puede apreciar la respues-ta al impulso de un canal inalámbri-co en una condición de línea de vista(LOS: Line-Of-Sight) para una fre-cuencia de 2.4 GHz, en intervalospara diferentes posiciones del recep-tor (resolución espacial de λ/4). Es deresaltar que esta respuesta es alta-mente dependiente del tipo de entor-no de propagación (Outdoor, Indoor,en túneles, zonas boscosas, sistemassatelitales, plataformas de alta alti-tud-HAP, etc.).

Al considerar sistemas multiusuarioCDMA, ya sean satelitales o terres-tres, y la aplicación de técnicas MIMOen estos sistemas, hay algunas carac-terísticas comunes de configuraciónde los enlaces y de las consideracio-nes de respuesta al impulso de loscanales. En canales MIMO, si se re-presenta un sistema multiusuariocon N usuarios comunicándose con unreceptor común (estación base o sa-télite), todos los usuarios y el re-ceptor deben estar equipados con unarreglo de antenas para la transmi-sión y recepción; tal como se apreciaen la Figura 10. Para este esquema,el número de antenas transmisorascorrespondiente a un usuario n será

Tn, con n=1,…,N, y R indica el nú-mero de antenas receptoras en laradio base. Cada usuario transmitesímbolos de información de duraciónτ. Por otro lado, el canal entre unaantena transmisora i, de un usuarion, y una antena receptora j, de laradio base, es caracterizado por larespuesta al impulso causal hij(t)

(n)

de duración Tij(n); asumiendo estable

el canal (invariante en el tiempo)sobre la duración τ del símbolo. Asíla señal transmitida xi(t)

(n) desde unaantena i, en un usuario n, es convo-lucionada con la respuesta al impul-so del respectivo canal (para cadauno de los usuarios y antenas delarreglo utilizado tanto en transmi-sión y recepción) dando como resul-tado la señal correspondiente en re-cepción yij(t)

(n), obtenida de la señalenviada desde el usuario n en su an-tena transmisora i y recibida en laantena j de la radio base. La expre-sión que describe este proceso se pre-senta en la ecuación (1).

La onda recibida en la antena j esentonces una superposición de todaslas señales recibidas desde todas lasantenas transmisoras de todos losusuarios más el ruido aditivo Gausia-no (canal MIMO):

(2)rj (t) =∑∑ yij (t)(n)+ nj(t)=

N Tn

n=1 i=1

=∑∑ xi (t)(n) hij(t)

(n) + nj(t)N Tn

n=1 i=1

Si se utiliza la ecuación anterior pararesolver el problema multitrayectoriaMIMO, las matemáticas necesariaspodrían llegar a ser demasiado com-plejas e incrementar su dificultad. El

yij(t)(n)= xi(t)

(n) hij (t)(n) (1)


uso de un espacio aproximado pararepresentar las señales supera lasdificultades asociadas con la ecua-ción (2) y permite trabajar con vec-tores de señal equivalentes y cana-les vector, utilizando además méto-dos algebraicos lineales más sim-ples.1,76

En los canales representados en laFigura 10 no se ha considerado quelas respuestas al impulso, que se hanaproximado como lineales e inva-riantes en el tiempo, sean depen-dientes de la posición de los usua-rios en el caso de que estos estén enmovimiento. En dicha suposición, larespuesta al impulso se expresarácomo hij(d,t)(n) y la señal recibida de-penderá de la posición d del usua-rio. Por otro lado, si el usuario semueve a una velocidad constantesobre un corto periodo o distanciase puede permitir que xi(t)

(n) repre-sente la señal banda de paso trans-mitida, yij(t)

(n) la señal recibida yhij(t,τ)(n) la respuesta al impulso delcanal de radio multitrayectoria va-riante en el tiempo.48, 51 La variable trepresenta las variaciones debido almovimiento, y τ los retardos multi-trayectoria del canal para un valorconstante de t. Si se asume que elcanal es limitado en una banda depaso, algo muy común en la prácti-ca, entonces hij(t,τ)(n) puede ser des-crito como una respuesta al impulsocompleja de banda base con repre-sentaciones complejas de las seña-les transmitidas y recibidas (en laentrada y la salida del canal, respec-tivamente).

Actualmente, la solución a este pro-blema del comportamiento dinámi-co en sistemas multiusuario MIMOhace parte de numerosas investiga-

ciones y es en esencia un fragmentode la propuesta de investigaciónplanteada a la Comunidad Europea,abordada desde un punto de vista deprocesado de señales espacio-tempo-rales en sistemas multiusuario DS-CDMA, 22 lo que implica, además deuna convivencia del sistema bajo in-terferencia co-canal, un control si-multáneo de los problemas asociadosa los efectos dinámicos.

IV. PARÁMETROS DEL CANALMULTITRAYECTORIA

Los parámetros del canal multitrayec-toria se derivan principalmente delperfil de retardo de potencia (PDP:Power Delay Profile), que se expresacomo la potencia relativa en el recep-tor y es una función respecto a un tiem-po de retardo fijo de referencia. Dichosperfiles son encontrados por medidasde promedio instantáneas sobre unárea local para determinar un perfilpromedio a pequeña escala, es decir,son un promedio temporal o espacialde medidas consecutivas de respues-tas al impulso recolectadas (como laspresentadas en la Figura 9) y prome-diadas sobre un área local, y que de-penden de la resolución temporal delpulso de prueba y del canal multitra-yectoria en estudio, obteniéndose un re-sultado como el apreciado en laFigura 11 para un sistema celular a850MHz. En la práctica, se realizanmúltiples medidas de esta clase sobreáreas locales en busca de establecer unrango estadístico de los parámetros deun canal multitrayectoria, para luegoser utilizados sobre áreas a gran esca-la en el diseño de sistemas de comuni-caciones móviles (terrestres y satelita-les). Matemáticamente el PDP se defi-ne como la variación de la potenciamedia del canal con retardo,


Usualmente la PDP es discreta en eltiempo, representando varios taps (opulsos) individuales con potenciasdefinidas (P1,...,Pi), como en la Figu-ra 11, y los cuales pueden tener dis-tribuciones de probabilidad indepen-dientes.51

Los principales parámetros de cana-les multitrayectoria son:

A. Tiempo De Dispersión

1) Excess delay (retardo exceden-te): es el retardo de cualquier tap re-lativo al primer tap recibido.

2) Total excess delay (retardo ex-cedente total): es la diferencia en-tre el primer y último tap. Es la can-tidad en la cual la duración del sím-bolo es extendida por el canal.

3) Mean delay (retardo medio): esel “centro de gravedad” del perfil y esdefinido por

(4),

y donde la potencia total (PT) del ca-nal es la suma de todas las potenciasindividuales de cada tap.

4) RMS delay spread (dispersiónde retardo RMS): es el segundo mo-mento, o dispersión, de los taps. Éstetiene en cuenta la potencia relativade los taps como también sus retar-dos, haciéndolo el mejor indicador dedesempeño del sistema. Se define por:

(5).

Además, es independiente del retar-do medio y de la longitud del trayec-to de propagación, definido única-mente por los retardos relativos. Esun buen indicador (no el único, puessobreestima el efecto de los taps conretardos grandes y potencias reduci-das) del desempeño de la tasa de errordel sistema para un tiempo de dis-persión moderado (dentro de un sím-bolo de duración, tal como se estable-ció en la sección anterior). Si el τRMS

es mucho menor que la duración delsímbolo, no se presentará una ISI sig-nificativa, considerándose así que elcanal es de banda angosta.

Otro parámetro del PDP encontradoen la literatura es el exceso máximode retardo (maximum excess delay oexcess delay spread) del perfil, y esdefinido como el tiempo durante elcual la energía de una multitrayec-toria cae XdB por debajo del máximorecibido.48 Tiempo medido desde elprimer tap y que considera un nivelde umbral de potencia relativa pre-establecido; que depende del piso deruido multitrayectoria (diferente delruido térmico asociado al equipo re-ceptor) y del valor máximo medido delas componentes recibidas.

Por último, si se analiza la dispersióntemporal para sistemas de ampliacobertura, como en macroceldas ensistemas móviles terrestres, se encon-trará que su valor es bastante eleva-do, pero al considerar megaceldas ensistemas satelitales, debido al granángulo de elevación entre el usuarioy el satélite hace que esta dispersiónsea menor. En la Tabla 1 se puedenapreciar valores típicos de dispersióntemporal τRMS para distintos entornosde propagación. De ésta se destacaque en entornos montañosos se pre-

(3).

2P(τ)=[ [E hij(t,τ)

(n) 2

τ 0 = ∑ Piτi

Ζ

PT

1i=1

τRMS = ∑ Piτi2 -τ0

Ζ

PT

1i=1


senta uno de los peores casos y talvez el más crítico, asunto relevantepara la región andina donde las prin-cipales ciudades se han construidorodeadas de colinas y sobre terrenoirregular. Esta característica disper-siva en el tiempo afecta directamen-te la tasa de transmisión de datos, yque en comparación con un entornosatelital o Indoor, deberá ser menorsi no se utilizan técnicas especialespara reducir la ISI. Esto será aúnmás complejo de controlar dado elnuevo concepto de movilidad plan-teado por UMTS (Universal MobileTelecommunications System), donde

los terminales de usuario deberánestar equipados con tecnología quepermita su adaptación al entorno depropagación donde éste se encuen-tre. En relación con los valores mos-trados en la Tabla 1 (rangos estable-cidos por entorno), se puede agregarque la frecuencia de la portadora esotra variable relacionada con la dis-persión temporal τRMS, y que a medi-da que ésta se incrementa los valo-res de dispersión se reducen, unaventaja en los sistemas móviles 3Gy 4G donde sus bandas de operaciónse han establecido por arriba de1 GHz.32

Figura 11. Perfil de retardo de potencia para un canal de un sistema celular a850MHz en un entorno urbano. Tomado de: García A., Alexis Paolo. Seminariode Comunicaciones Móviles. Diapositivas de clase. Universidad Industrial deSantander-E3T, Jul. 2004.

Tabla 1. Valores típicos de dispersión temporal RMS desde diferentes entornos.

Entorno Dispersión temporal RMS, τRMS [µs]

Indoor 0.01-0.05

Móvil satelital 0.04-0.05

Área abierta <0.2

Macrocelda suburbana <1

Macrocelda urbana 1-3

Macrocelda en área montañosa 3-10

Tomado de: Saunders, Simon R.. Antennas and propagation for wireless communica-tion systems. West Sussex: John Wiley & Sons, 1999. p. 243.


B. Ancho De Banda Coherente

Esta es la versión en frecuencia (ca-racterización del canal usando su res-puesta en frecuencia) análoga a lacaracterización del canal en el domi-nio del tiempo representada en laPDP. Es una medida del rango de fre-cuencias sobre el cual el canal puedeser considerado plano, es decir, don-de todas las componentes espectra-les pasan con aproximadamente igualganancia y fase lineal; esto conllevaa una gran correlación de amplitud.Si la función de correlación de fre-cuencia está sobre 0.9, se puede ex-presar el ancho de banda coherentecomo:

(6);

donde τRMS se obtiene de la ecuación(5). Si se suaviza y considera que lafunción de correlación sea de 0.5, en-tonces

arreglos de antenas y actualmentetécnicas MIMO.1 En este sentido, elancho de banda coherente será unfactor determinante en la investiga-ción al momento de simular el algo-ritmo de procesado espacio-temporalpara entornos urbanos con topogra-fía irregular.22

C. Doppler Spread y Tiempo Co-herente

El Doppler Spread (BD) es una medi-da del ensanchamiento del espectrode la señal causado por la tasa detiempo de cambio en el canal de ra-dio móvil, ya sea porque el receptorse acerca o se aleja del transmisor(aumentando o disminuyendo la fre-cuencia aparente recibida, respecti-vamente) en un área local; tal comose aprecia en la Figura 6. Es el rangode frecuencias donde el espectro Do-ppler recibido es esencialmente dife-rente de cero y depende de la veloci-dad relativa del usuario y del ángulotendido entre la dirección del movi-miento y la dirección de arribo de lasondas dispersas. El Doppler spready el tiempo coherente son inversa-mente proporcionales48 y se relacio-nan por

(8).

En la ecuación (8), fm hace referenciaal máximo desplazamiento Dopplerexperimentado; dado por fm=v/λ, don-de λ es la longitud de onda de la por-tadora y v la velocidad relativa delusuario. En consideraciones de dise-ño y simulación, si el ancho de bandade la señal de banda base es muchomás grande que BD, los efectos delDoppler spread serán insignificantesen el receptor, lo que es una gran ven-

Bc ≈1

50τRMS

Bc ≈1

5τRMS

Tc ≈1fm

De las dos últimas ecuaciones hayque anotar que no existe una relaciónexacta entre el ancho de banda cohe-rente y la dispersión de retardo RMS,y éstas son utilizadas como un esti-mativo de referencia. Debido a estosy otros inconvenientes, modelos espe-cíficos de canal multitrayectoria degran exactitud deben ser definidospara utilizarlos en el diseño y simu-lación de radio módems en sistemasinalámbricos satelitales y terrestres.En el caso que el ancho de banda delsistema sea mayor que el año de ban-da coherente se hace necesaria laaplicación de ecualizadores,51 u otrasalternativas utilizando codificación,

(7).


taja para los sistemas de espectroexpandido como DS-CDMA. Por otrolado, al considerar el tiempo coheren-te representado en la ecuación (8)como una medida estadística de laduración temporal sobre la cual larespuesta al impulso del canal esesencialmente invariante, éste cuan-tificará la similitud de la respuestadel canal en diferentes tiempos, esdecir, el tiempo de duración sobre elcual dos señales recibidas tienen altacorrelación. Dado el caso, si el recí-proco del ancho de banda de la señalde banda base es más grande que eltiempo coherente, el canal cambiarádurante la transmisión de un men-saje de banda base, causando distor-sión en el receptor.

El TC, al igual que el ancho de bandacoherente, puede ser calculado paradiferentes grados de correlación.48 Ensistemas digitales modernos se sueleutilizar la media geométrica entre laecuación (8) y la calculada para ungrado de correlación de 0.5:

tras y los intervalos de muestreo es-pacial para obtener señales con altonivel de correlación,77 y de esta for-ma poder mitigar, en tiempo real, ladistorsión de la señal; lo que está re-lacionado directamente con las dife-rentes tasas de transmisión de dichossistemas en condiciones distintas demovilidad32 (i.e. a altas, medianas ybajas velocidades).

V. EFECTOS DE DESVANECIMIENTODEBIDOS A DELAY SPREAD Y A DOPPLER SPREAD

Se consideran dos grupos de clasifi-cación correspondientes a desvaneci-mientos a pequeña escala basados enel fenómeno de Delay Spread, debidoa multitrayectorias, y al fenómeno deDoppler Spread, debido al la veloci-dad relativa y a su efecto en presen-cia de múltiples trayectorias. Dentrode estos dos grupos están: el Desva-necimiento Plano, el Desvanecimien-to de Frecuencia Selectiva, el FastFading y el Slow Fading. De ellos, losdos primeros corresponden al gruporelacionado con el Delay Spread y losdos últimos al del Doppler Spread. Esimportante anotar que los paráme-tros de la señal (ancho de banda, pe-riodo del símbolo, etc.) y del canal (asícomo el τRMS, y el TC) agrupan a lasseñales transmitidas bajo diferentesgrupos y tipos de desvanecimiento.

A. Flat fading o DesvanecimientoPlano

En este caso la estructura del canales tal que las características del es-pectro de la señal transmitida sonpreservadas en el receptor. Sin em-bargo, la potencia de la señal recibi-da cambia con el tiempo debido a fluc-tuaciones en la ganancia del canalcausadas por efectos multipath.

Tc = 16 πfm

92 = 0.423

fm

Haciendo uso de esta definición, si dosseñales llegan al receptor con tiem-pos de separación más grandes queTC, éstas serán afectadas de formadiferente por el canal por una canti-dad casi el doble de restrictiva que lapresentada por la ecuación (8). Poresta razón, a nivel de diseño y proce-sado de señales en comunicacionesmóviles 3G y 4G, la velocidad delusuario (o la velocidad relativa usua-rio-satélite) y la frecuencia de la por-tadora, definen la cantidad de mues-

(9).


B. Desvanecimiento de Frecuen-cia Selectiva

Aquí, si el canal posee una gananciaconstante y una respuesta de fase li-neal sobre un ancho de banda que esmás pequeño que el ancho de bandade la señal transmitida, entoncescreará desvanecimiento selectivo defrecuencia. Bajo estas condiciones larespuesta al impulso del canal tieneun Delay Spread multitrayectoriaque es más grande que el recíprocodel ancho de banda de la onda men-saje transmitida.

C. Fast Fading

Aquí la respuesta al impulso del ca-nal cambia rápidamente con la dura-ción del símbolo, es decir que el tiem-po de coherencia del canal es máspequeño que el período del símbolode la señal transmitida. Esto causadispersión de frecuencia (desvaneci-miento selectivo en el tiempo) debidoal Doppler Spread, induciendo distor-sión en la señal.

D. Slow fading

Con este esquema, la respuesta al im-pulso del canal cambia en una tasamucho más baja que la de la señal debanda base transmitida. El canal sepuede asumir como estático por unoo varios intervalos del recíproco delancho de banda.

VI. ESTADÍSTICA APLICADA PARAMODELAR EL DESVANECIMIENTODEL CANAL

Debido a las características randómi-cas de los fenómenos descritos, esnecesaria la aplicación de técnicasestadísticas para su modelado. Encanales móviles, la función de densi-dad de probabilidad (p.d.f: probabi-

lity density function) Rayleigh (o dis-tribución Rayleigh) es la más usadaya que describe la naturaleza estáti-ca de la variación temporal de la en-volvente recibida de una señal endesvanecimiento plano, o la envolven-te de una componente individual demultitrayectoria. En la Figura 12 seaprecia una función de densidad deprobabilidad de estas características,la cual se establece para casos dondeno existe línea de vista entre el usua-rio móvil y el transmisor (NLOS:Non-Line-Of-Sight).

Figura 12. Función de Densidad deProbabilidad (PDF) tipo Rayleigh.

Figura 13. Comparación de la Fun-ción de Distribución Acumulativa(CDF) tipo Rayleigh y Rice.

Otra distribución utilizada en laRice, y se usa para describir el des-vanecimiento de la envolvente cuan-do hay una componente de señal


estacionaria dominante (rayo directo);como en el caso de una trayectoria porlínea de vista o LOS. Aquí las compo-nentes aleatorias de multitrayectoriaque llegan en diferentes ángulos sonsuperpuestas a una señal dominante.El efecto que se presenta en la salidadel detector de envolvente en un sis-tema inalámbrico es la adición de unacomponente de dc a las multitrayec-torias randómicas. Una comparaciónentre las Funciones de DistribuciónAcumulativa Rayleigh y Rice se pre-senta en la Figura 13.

Para el análisis de sistemas MIMO,el conocimiento de las distribucionesde probabilidad de las componentesmultitrayectoria es de vital importan-cia al realizar simulaciones en condi-ciones específicas de señal y canal, aligual que las consideraciones estadís-ticas de todos los fenómenos relacio-nados. Por lo general, la respuesta alimpulso del canal (o canales múlti-ples) puede ser experimentada comoun filtro receptor de ancho de bandafinito; el cual podría no dar buenosresultados sobre la respuesta tempo-ral. Por ello, se pueden tomar proce-sos dispersivos con retardos simila-res y sumarlos dentro de una venta-na discreta; dado que la resolución delsistema no estará habilitada paradistinguir entre el caso discreto y elcontinuo.51 Con estas consideraciones,la amplitud de cada multitrayectoriavariará como en el caso de un canalde banda angosta, con una tasa dedesvanecimiento proporcional a lavelocidad del usuario y a la frecuen-cia de la portadora, y podría aproxi-marse a una distribución Rayleigh oRice utilizando estadística de primerorden.51

Desde un punto de vista más real ypráctico, y que mejora el desempeño

de un sistema inalámbrico y la cali-dad de su señal, se puede abordar elproblema haciendo uso de estadísticasde segundo orden,51, 67 y así describirel desvanecimiento del canal de unaforma más aproximada. La estadísti-ca de segundo orden está relacionadadirectamente con los efectos dinámi-cos en un sistema multiusuario (i.e.debido al efecto Doppler). En estoscasos, el problema se centra en la dis-tribución estadística de las tasas decambio de las señales y no en la pro-pia señal, considerándose los estadosprevios de las señales; es decir un sis-tema con memoria y con desvaneci-miento correlacionado.

Por otro lado, la forma del espectroDoppler, asociado al Doppler Spread,afecta directamente la estadística dedesvanecimiento de segundo orden,51

haciéndose necesarios los modelosestadísticos que definen los ángulosde arribo de las múltiples trayecto-rias. En simulación, el espectro Do-ppler clásico (asociado a un modeloprobabilístico uniforme de ángulos dearribo horizontal), es uno de los másutilizados para canales de radio mó-vil, pero no es adecuado en muchoscasos donde el desplazamiento en cor-tas distancias está afectado por unagran dispersión en la propagación.Esta amplia dispersión de los ángu-los de arribo altera la ganancia efec-tiva de la antena receptora de losusuarios móviles, de manera tal quees necesaria la inclusión de un valorde ángulo promedio en los cálculostípicos de mejor enlace; en busca deobtener una optimización en la pla-nificación del sistema. Con modelosque incluyen ángulos de arribo dis-persos en la dirección vertical se halogrado reducir el promedio de la tasade desvanecimiento.51


Debido a que el espectro Doppler esdifícil de medir, se suelen usar otrosparámetros que permiten una adqui-sición más sencilla. Estos son: la tasade cruce de nivel (l.c.r: level-crossingrate) y la duración promedio de des-vanecido (a.f.d: average fade dura-tion);68 los cuales se relacionan direc-tamente con un espectro Doppler par-ticular. Estos indican la ocurrencia dedesvanecimientos, en el caso del l.c.r,y la duración de los mismos, en el casodel a.f.d, en relación con un nivel dereferencia y una unidad de tiempo.51

En la práctica, durante la ocurrenciade un desvanecimiento por condicio-nes dinámicas Doppler (desvaneci-mientos profundos y de corta dura-ción) los sistemas digitales presentanuna tasa de error de bit mayor,75 porlo que se suele usar el intercalado debits o interleaving, que en resumenes un cambio en el orden de los bitstransmitidos por el canal. Esto ayu-da a distribuir los espacios de pérdi-da de información uniformemente enel tiempo, permitiendo a las técnicasde corrección de errores y detecciónpor códigos operar de forma más efi-ciente. Por otro lado, considerando lascaracterísticas de los códigos utiliza-dos y el uso de estadística de segun-do orden en el canal, el interleavingpuede ser optimizado para dar unmejor desempeño a los sistemas mó-viles satelitales y terrestres bajo efec-tos de Doppler Spread en entornosmultitrayectoria.67

En procesos randómicos en canalesde banda angosta, la transformadainversa de Fourier de la densidad es-pectral de potencia viene a ser la fun-ción de auto correlación.77, 51 Con ellase puede ver el efecto del DopplerSpread en el dominio del tiempo. Estafunción expresa la correlación entre

una señal en un tiempo dado y suvalor en algún tiempo de retardo τ.Así, la función de autocorrelación nor-malizada para una señal compleja re-cibida con desvanecimiento yij(t)

(n),desde un usuario determinado (segúnla Figura 10), se define por:

Para el caso de un espectro Dopplerclásico con desvanecimiento Rayleighel resultado es51

donde J0 es la función de Bessel deprimera clase y orden cero. Bajo estasconsideraciones se puede definir eltiempo coherente dado en la ecuación(8) si la función de autocorrelaciónnormalizada permanece cercana a launidad durante el tiempo analizado.

En canales prácticos de banda ancha,la correlación entre componentes dela función de transferencia del canal,con una separación en frecuencia ∆f,y una separación en el tiempo ∆t, estádefinida por

donde T(f,t) es la función de transfe-rencia variante en el tiempo para uncanal de banda ancha (una funciónno conocida por anticipado), y se de-fine por la transformada de Fourierde la respuesta al impulso del canal

(10).ρ(τ)=E yij(t)

(n) yij *(t+τ)(n)

E yij(t)(n)[ [2

(11)ρ(τ)=J0 (2πfmτ)

ρ(∆f,∆t)=[ [

E T(f,t) 2[E T(f,t)T* ( f + ∆f,t + ∆t)

[E T( f + ∆f,t + ∆t) 2[ [(12),


respecto a una variable de retardo τ,tal como se precisó para la ecuación(3), de forma que

ruido blanco Gausiano complejo, conpotencia unitaria, se usa para repre-sentar las componentes en fase y cua-dratura de la señal. Éstas son pasa-das a través de un filtro, el cual escuidadosamente diseñado para pro-ducir a su salida una aproximacióndel espectro Doppler clásico. La for-ma exacta del filtro no es crítica, yaque se utilizarían la a.f.d y l.c.r co-rrectas para coincidir la varianza delespectro clásico con el deseado. Unfasor de amplitud constante √k, don-de k es el factor Rice deseado, se agre-ga para representar la parte coheren-te dominante del canal, y usualmen-te con un desplazamiento de frecuen-cia fd diferente de cero, representan-do así el desplazamiento Doppler aso-ciado con el trayecto LOS. El resul-tado final de este modelo de canalpuede ser usado para multiplicarsecon la señal de cualquier transmisor,ya sea en una simulación por compu-tador o creando una implementaciónhardware del simulador en tiemporeal para realizar emulaciones delambiente móvil en condiciones de la-boratorio con un equipo de radio mó-vil real.73

Para modelar canales móviles sateli-tales, la señal que se desvanece enbanda estrecha se puede descompo-ner en dos partes, una parte coheren-te, generalmente asociada con la tra-yectoria directa entre el satélite y elmóvil, y una parte difusa que se pre-senta debido a una gran cantidad decomponentes multicamino.75 La mag-nitud de la parte difusa se asume porlo general como una distribución deRayleigh o una Rayleigh–Log-nor-mal, y la coherente como Rice o Log-normal.

El modelo más simple es la distribu-ción de Rice que asume que ambas com-

(13).

[ [ ∫

88

T(f,t)=F hij(t,τ)(n) =T hij(t,τ)(n)e-j2πftdτ

En el análisis estadístico de canalesmultitrayectoria de banda ancha, lasanteriores consideraciones, y otrasalternativas para el procesado de se-ñales en condiciones randómicascomo las funciones Bello,78 siguensiendo una de las actividades de ex-ploración de especial interés en el di-seño de los sistemas móviles que ha-cen uso de arreglos de antenas,1 y se-rán fundamentales al momento deponer a prueba los algoritmos dise-ñados durante la investigación.22

VII. MODELOS ESTADÍSTICOS PARACANALES MULTITRAYECTORIA

Los modelos estadísticos dan una re-presentación explícita de la estadís-tica del canal en términos de las dis-tribuciones paramétricas que sonuna mezcla de componentes Rice,Rayleigh y Log-normal.51 Estos mo-delos utilizan teoría estadística paraderivar una forma analítica razona-ble de la distribución de la señal debanda estrecha que se desvanece,para después por medio de medidasencontrar los valores apropiados delos parámetros en la distribución.

A menudo es necesario simular oemular los canales móviles para eldesarrollo de transceivers de prueba.Cualquier simulación debe ser con-sistente con el conocimiento de la es-tadística de primer y segundo ordendel canal móvil. Una aproximación alrealizar este trabajo se muestra enla Figura 14. Aquí, un generador de


Figura 14. Esquema de simulación de un canal bajo desvanecimiento Rice

Figura 15. Modelo de Markov del estado del canal.

ponentes de la señal tienen como cons-tante un nivel malo de energía. Se hageneralizado este modelo para explicarlas condiciones que cambian rápida-mente, asociadas a la atenuación y alsombreado en las dos componentes enun ambiente móvil. Si los parámetrosde estos modelos para las diferentes

aplicaciones se eligen apropiadamen-te, pueden proporcionar un buen ajus-te a las distribuciones. Los modelos deesta clase son: el de Loo,81 el cual essólo aplicable para condiciones de árearural, el modelo de Hwang,80 que pue-de incluir los modelos de Rice, de Loo yde Corazza,79 como casos especiales.

En relación con los servicios móvilessatelitales (MSS: Mobile SatelliteService), los cuales se dividen en ma-rítimos, aeronáuticos y terrestres(LMS: Land Mobile Satellite Service),el modelo de Loo81 es aplicable para

casos terrestres en presencia de ár-boles a la orilla de las carreteras, yasume que la señal está compuestapor una componente LOS, con distri-bución log-normal (afectada por laatenuación ocasionada por los árbo-


les), más una componente multitra-yectoria con distribución Rayleigh.Las expresiones para la l.c.r y a.f.dse pueden encontrar en la formula-ción del modelo,81 donde se demues-tra su dependencia con la correlaciónentre las dos componentes (coheren-te y difusa), y que cuando es pequeñase obtiene un valor grande de l.c.r.

El modelo de Corazza,79 también apli-cado para sistemas LMS, puede ver-se como un desarrollo de la aproxi-mación de Loo, donde las dos compo-nentes (directa y multitrayectoria)son afectadas por un sombreado dedistribución log-normal. De esta for-ma, escogiendo los parámetros correc-tos de las distribuciones se puedenmodelar un amplio rango de ambien-tes de propagación (en relación conla movilidad y el entorno), y sí se rea-lizan mediciones en campo se puedenextraer las formulaciones empíricasnecesarias para el cálculo de estosparámetros.73 De estas formulacio-nes, se ha encontrado una dependen-cia directa con el ángulo de elevaciónentre el usuario y el satélite.

Un modelo de amplia aplicación ensistemas LMS, para entornos urba-nos y suburbanos, es el modelo deLutz,83, 75 donde la estadística de LOSy NLOS se modela por medio de dosestados distintos. Esto lo hace espe-cialmente apropiado para estos casosde entorno donde existe una gran di-ferencia entre la estadística en pre-sencia de sombreado y en los casosen que no existe. Los parámetros aso-ciados con cada estado y las probabi-lidades de transición entre cada unose determinan de forma empírica.Este modelo puede ser generalizadopara otros estados y permitir repre-sentaciones de transición suaves en-

tre las condiciones LOS y NLOS ocaracterizar una propagación de múl-tiples satélites.64, 82 Como ejemplo po-dría pensarse en un modelo aproxi-mado de tres estados, con las condi-ciones de NLOS debido a edificios,sombreado por árboles y LOS. La con-dición LOS podría representarsecomo un estado “bueno” y la condi-ción de NLOS como un estado “malo”,con una distribución Rice en “bueno”y una Rayleigh en “malo” y con pará-metros variables en “malo” que per-miten modelar la variación de losefectos del sombreado en una situa-ción NLOS. Las transiciones entreestados pueden representarse en estecaso por una cadena de Markov deprimer orden,82 donde la transición deun estado al otro depende sólo delestado actual, en lugar de datos his-tóricos distantes. La representaciónde los tres estados y de las probabili-dades de transición entre ellos semuestra en la Figura 15.

El modelado de canales de banda an-cha en satélites no se ha analizadohasta el momento, en relación con queel tiempo de dispersión que experi-mentan es menor en comparación conla mayoría de los sistemas terrestres;tal como se exponía en la Tabla 1.Esto permite que el canal se compor-te como de banda angosta para los sis-temas de satélites de primera gene-ración, pero no lo será en los siste-mas multimedia de banda ancha ac-tual y en los del futuro,74, 76 lo que serárelevante en el diseño de sistemasMIMO basados en satélites de media-na y baja altitud que hacen uso deesquemas de acceso múltipleCDMA.76

En sistemas satelitales, al igual queen sistemas móviles terrestres, se


han planteado modelos estadísticos-físicos69, 70, 85 que representan unamejor aproximación. Estos determi-nan las distribuciones de desvaneci-miento directamente de las distribu-ciones de los parámetros físicos usan-do teoría electromagnética simple.

Como complemento, se pueden men-cionar varios trabajos relacionadoscon el desempeño de los sistemasLMS y el uso de modelos estadísticosde canal. Siguiendo las postulacionesde Corazza, Kang65 realiza un análi-sis de BER para una modulaciónBPSK, determinando los parámetrosdel canal de forma empírica y midien-do el desempeño del sistema en dife-rentes entornos. Xie66 plantea unmodelo general de canal usando teo-rías de dispersión de la propagación,el cual presenta mejores resultadosque modelos anteriores usando datosexperimentales. Fontan72 presentalos principios de diseño e implemen-tación de un modelo de banda anchapara varias bandas de frecuencia yaplicable para servicios de comunica-ciones, difusión, navegación y otros,que hacen uso de satélites LEO y nogeoestacionarios. Briso73 presenta unmodelo diseñado con base en medi-das obtenidas de la constelación GPS(Global Positioning System) y el cuales utilizado en un sistema de emula-ción que permite cambiar los pará-metros del canal para analizar el des-empeño del sistema en entornos ur-banos, rurales, semiurbanos y por ca-rretera con diferentes condicionesde ángulos de elevación. Abdi67 pre-senta un modelo que hace uso de es-tadísticas de primer y segundo orden,el cual permite ser aplicado a cana-les de banda ancha y banda angostausando una distribución de Nakaga-mi para modelar la componente LOS,

en sistemas con diferentes modula-ciones (con o sin diversidad), con unacarga computacional más baja que lasimplementaciones con el modelo Looy con similares resultados de desem-peño. Patzold68 presenta un modelopara canales no selectivos en frecuen-cia y con espectro Doppler asimétri-co, utilizando un proceso de optimi-zación numérica para calcular los pa-rámetros del canal a partir de la p.d.f,la l.c.r y a.d.f. Dovis71 presenta unmodelo de canal para los futuros sis-temas HAP (sistemas basados en ae-ronaves o globos estáticos que se co-locarán entre 17 y 30 km de alturapara proveer servicios personales yde banda ancha a un menor costo deoperación y mantenimiento) lo queimplica el análisis de un nuevo en-torno de propagación. Finalmente,Restrepo64 hace un análisis de desem-peño y de calidad del servicio parasistemas con canales con diversidad,y aplica una aproximación a la cade-na Markov para obtener el modelotráfico con handover garantizado ensistemas móviles satelitales que uti-lizan esquemas de reuso de celdas fi-jas con múltiples satélites.

En sistemas terrestres, el primer mo-delo presentado por Ossana48 se basóen la interferencia de ondas inciden-tes y reflejadas de los lados planos deedificios ubicados aleatoriamente.Aunque este modelo predice el espec-tro de potencia de desvanecimientoplano, que fue acordado con medidasen áreas suburbanas, asume la exis-tencia de una trayectoria directa en-tre el transmisor y el receptor, y eslimitado para un rango de ángulos dereflexión. El modelo es algo inflexi-ble e inapropiado para áreas urbanasdonde la trayectoria directa es casisiempre bloqueada por edificios u


otros obstáculos (caso contrario a lossistemas satelitales).

Por otro lado, Clarke desarrolló unmodelo donde las características está-ticas de los campos electromagnéticosde la señal recibida en el móvil sondeducidas de la dispersión.48 Asumeun transmisor fijo con la antena pola-rizada verticalmente, y el campo inci-dente sobre la antena del móvil lo com-ponen y ondas planas azimutales confases de portadora arbitrarias, ángu-los azimutales arbitrarios de llegaday de igual promedio en amplitud; loúltimo se asume basado en el hechode ausencia de trayectoria de línea devista, y en que las componentes dis-persas que llegan al receptor experi-mentan atenuaciones similares sobredistancias a pequeña escala.

Clarke y Gans propusieron uno de losmodelos más usados en hardware ysoftware.48 Este modelo usa el concep-to de modulación en fase y cuadratu-ra de las trayectorias para produciruna señal simulada con característi-cas espectrales y temporales muypróximas a los datos medidos.

En sistemas Indoor, Saleh y Valen-zuela48 para el desarrollo de su mo-delo realizaron mediciones entre dosantenas omnidireccionales polariza-das verticalmente, localizadas en elmismo piso de un edificio mediano.Usaron pulsos de radar a 1.5 GHz de10 ns de duración para promediar lasmediciones de la respuesta al pulsomientras se barría la frecuencia delpulso transmitido.

Rappaport y Seidel48 desarrollaron unmodelo empírico-estadístico basadoen la respuesta al impulso discretode un canal, e implementaron el SIR-CIM (Simulation of Indoor Radio

Channel Impulse-response Models)que genera muestras realistas de larespuesta al impulso de un canal In-door a pequeña escala. Posteriormen-te se desarrolló SMRCIM (Simulationof Mobile Radio Channel Impulse-res-ponse Models), un programa similarque genera respuestas al impulso enun canal celular y microcelular urba-no a pequeña escala.

Recientemente, en sistemas Indoor seha dado importancia al modelado decanales considerando el efecto de lospeatones y del cuerpo del usuario.Castro84 hace un análisis del efecto delcuerpo sobre la característica del ca-nal para dos casos diferentes de en-tornos Indoor, donde demostró unagran dependencia de las medidas deárea local en correspondencia al som-breado causado por el cuerpo (efectosde 5,4 a 3.8 dB) y su directa relacióncon la componente LOS, consideran-do además la l.c.r y la a.f.d; todo esto,haciendo uso de medidas a 5.2 GHz ysimulaciones con una herramienta depredicción 3D para el trazado de ra-yos. Por otro lado, Rudd85 propone unmodelo de canal de banda ancha In-door siguiendo una aproximación es-tadístico-física utilizada en modela-miento acústico, y que brinda venta-jas adicionales frente a otras alterna-tivas que requieren un elevado cono-cimiento de las características físicasde los edificios, que deben incorporar-se dentro de las herramientas de pla-nificación, y que por lo general consu-men mayor tiempo de cómputo.

En el modelado de canales MIMOpara entornos Outdoor, se han reali-zado recientes aportes que serán re-levantes en el desarrollo de la inves-tigación sobre estos sistemas,62 y eltener en cuenta algunas consideracio-


nes sobre topografía irregular ayuda-rá a cumplir con los objetivos pro-puestos.22 En este sentido, Unar86 pre-senta la caracterización de un mode-lo de canal de banda ancha para unárea suburbana (común en ciudadeslatinoamericanas) por medio de larealización de medidas a 2.38 GHz.

VIII. “MIMO CHANNELS”EN SISTEMAS DS-CDMA:PROPUESTA DE INVESTIGACIÓN

Después de haber iniciado un procesode investigación en el área de radio-propagación en sistemas celulares so-bre terreno irregular y consideracionessobre la exposición a campos electro-magnéticos,23, 24, 25, 26, 27 desarrollandoacuerdos de cooperación con la Univer-sidad Politécnica de Valencia y elCOST27323 (Commission of the Euro-pean Communities and COST Telecom-munications, COST273: “Towards Mo-bile Broadband Multimedia Networ-ks”- Cooperación Europea en el Cam-po de la Investigación Científica y Tec-nológica-EURO-COST), se espera, conla propuesta planteada ante la Comu-nidad Europea22 dar continuidad a estalínea de investigación, orientándose alaprovechamiento de la propagaciónmultitrayecto por parte de los sistemasde procesado de señal en canales ina-lámbricos de Múltiples Entradas yMúltiples Salidas (MIMO), para los sis-temas de comunicación de banda an-cha del futuro que hacen uso de arre-glos de antenas y que se usarán sobreterreno irregular.

Como se ha tratado a lo largo del pa-per, los entornos presentados en sis-temas de comunicación terrestre ysatelitales, ya sean Indoor u Outdoor,en áreas urbanas homogéneas, rura-les, o urbanas no homogéneas afecta-das por colinas, presentan en general

el efecto de generación de múltiplestrayectorias en un canal común decomunicación (MIMO Channel), don-de debido a diferentes mecanismos depropagación (reflexión, difracción ydispersión principalmente) se trans-miten y reciben varias señales en unamisma comunicación en diferentesdirecciones y con tiempos distintos dellegada;8,14,51 tal como se aprecia en laFigura 16. El efecto de múltiples tra-yectorias, se presenta en grados dife-rentes en cada uno de estos entornos,siendo particularmente predominan-te a nivel temporal en casos de terre-no irregular.29

Muchas técnicas se han desarrolladopara el control del desvanecimientopor múltiples trayectorias y cancela-ción de la interferencia co-canal ha-ciendo uso de arreglos de antenas,1, 4,

9, 10, 12, 20, 29, 30, 31, 39, 40, 58, 60 y arreglos vir-tuales17 (asociados al concepto de coo-peratividad de los usuarios móviles),pero el control conjunto de estos dosefectos se hace bastante complicadoen casos donde la señal deseada y lainterferencia de múltiples usuariosson transmitidas sobre diferentesentornos generadores de multipath.

MIMO Channels es actualmente unimportante tema de estudio debido asus potencialidades en el manejo degrandes cantidades de informaciónpara los servicios multimedia del fu-turo.9, 11, 19, 28, 50, 52 Dentro de las políti-cas de investigación europeas hasido15 y es de interés para el COSTcomo lo demuestran algunas de lasinvestigaciones realizadas17, 18, 33, 36, 47,

52, 61 en el camino y establecimientode los lineamientos para el desarro-llo final de los sistemas móviles mul-timedia de comunicación de bandaancha.


En el contexto MIMO, la propagaciónmulticamino, en lugar de tomarse comoun problema, presenta grandes venta-jas al utilizarse en un arreglo de ante-nas,61 y en especial en WCDMA para3G donde la interferencia de accesomúltiple debido a la dispersión y mul-titrayectoria presenta desventajas sig-nificativas. Explotando la decorrelaciónde señales transmitidas en un nivel ele-vado de dispersión se puede llegar a

Figura 16. Entorno MIMO Andino.

Figura 17. Sistema de conformación de haz para el control de interferencia.

incrementar la capacidad de los siste-mas,9 ya sea en el canal de subida(uplink) o en el canal de bajada (down-link). Además, el control de los efectosde la interferencia, en el desempeño desistemas basados en arreglos de ante-nas es particularmente atractivo, másaún aplicando técnicas de beamformingo conformación de haz,9, 12, 30, 39, 40 quepermiten el aumento de la capacidaddel canal de comunicación.


Estas técnicas utilizan arreglos faso-riales de antenas para la conforma-ción de haces directivos adaptativosque mitigan la interferencia de seña-les provenientes de móviles no desea-dos,1, 51 tal como se aprecia en la Fi-gura 17, donde cada uno de los usua-rios actúa como interferente del otro.Si el sistema adaptativo de recepciónes capaz de calcular los valores aij quemodelan la característica de los ca-nales, entonces se podrán calcular lospesos wj adecuados para que el siste-ma atenúe la señal interferente xi, yasí la salida Y se acerque lo máximoposible a la señal deseada xi. En estatécnica el cálculo de los pesos wj estádirectamente relacionado con el me-joramiento de la Relación Señal-In-terferencia-Ruido (SINR: Signal toInterference and Noise Ratio).

En el auge y demanda de altas tasasde transmisión para los actuales sis-temas 3G y el futuro 4G2, 28 la imple-mentación de tecnología MIMO pue-de presentar una ganancia significan-te en la capacidad de Shannon de uncanal.33 La capacidad de sistemasMIMO con 10 antenas puede alcan-zar tanto en transmisión como en re-cepción aproximadamente 25bits/s/Hz para 10dB de SNR (Relación Se-ñal a Ruido-SNR: Signal to NoiseRatio) en comparación con los 3bits/s/Hz para sistemas SISO (Sistemasde Entrada Simple y Salida Simple).17

Mediciones,33, 36, 54 equipos de prueba9,

41 y simuladores,13 para el estudio desistemas MIMO han sido desarrolla-dos e implementados y se encuentranen etapas de consolidación. Ya se haavanzado desde hace varios años enel modelado de canales multitrayec-toria18, 55, 62 y en la mitigación de susefectos en los sistemas de comunica-

ción56 en diferentes consideraciones,hasta el punto de lograr un buen des-empeño en su estimación utilizandoalgoritmos computacionales y com-probando su utilidad mediante simu-laciones y mediciones haciendo uso dearreglos de antenas.47

El concepto MIMO se ha aplicado enel desarrollo de los sistemas de comu-nicación de tercera generación34, 46

donde el beamforming mejora el des-empeño de los canales de subida ybajada, en comparación con las ven-tajas de los esquemas de diversidadutilizados independientemente encada enlace. En proyectos de granenvergadura se han analizado susbeneficios en los modos FDD (Fre-quency Division Duplex) y TDD (TimeDivision Duplex) de UTRA (Univer-sal Terrestrial Radio Access).19 Eneste sentido, el entorno, la carga deseñalización en el sistema y la tecno-logía disponible definen las técnicasde beamforming más efectivas a seraplicadas. En casos particulares,como en los sistemas basados enWCDMA, la aplicación de arreglos deantenas también juega un papel im-portante en la mejora del desempeñodel canal de subida.32

La investigación y explotación de loscanales MIMO había sido propuestacomo de amplio interés hace ya algu-nos años.29, 51 Hasta el momento sehan realizado estudios desde diferen-tes esquemas de acceso, modulacióny entornos de propagación, como enel caso de entornos urbanos,42, 54 entúneles,36 o sistemas basados en sa-télites.76 En el caso de túneles, utili-zando diferentes técnicas,3, 20, 31 se lo-gró comprobar la influencia del cam-bio de la sección transversal de lostúneles en la capacidad del canal


cuando se tiene un arreglo de ante-nas sobre un tren en movimiento.

En técnicas de espectro expandido,hay características relevantes en elprocesado y utilización de canalesMIMO en DS-CDMA 9, 39, 40, 59, 60 quepueden ser explotadas. Estos siste-mas permiten la eliminación de lanecesidad de estimación de paráme-tros del canal, de los largos periodosde entrenamiento, del conocimientoprevio de la geometría del arreglo deantenas y de la información del tra-yecto de propagación.9 Característicasparticulares se han destacado tantoen uplink como en downlink.53, 61

Es importante resaltar que el proce-sado digital de señales extiende elbeamforming a entornos donde elusuario y la localización de la inter-ferencia no son conocidas con ante-rioridad, tal como ocurre en sistemasmóviles, y el uso de procesado espa-cio-temporal (space-time processing)explota la transmisión paralela decanales creada por la dispersión enla propagación. Se han planteado di-ferentes técnicas de procesado quemitigan alguno de los fenómenos (in-terferencia co-canal y desvanecimien-to) de forma independiente o conjun-ta.4, 5, 6, 9, 10, 20, 29, 30, 31, 59, 60 Técnicas re-cientemente aplicadas muestrangran desempeño en el canal de baja-da considerando las capacidades deprocesado habilitadas en los equiposmóviles y siguiendo procedimientossimilares a los utilizados en los ca-nales de subida,12 lo que conlleva ala creación de sistemas de alta ca-pacidad duplex. Por otro lado, es es-pecialmente conveniente en estaárea de investigación la utilizaciónde técnicas de procesado basadas en

wavelets para sistemas DS-CDMAque trabajan en condiciones Outdo-or.40

En resumen, el trabajo planteado ala Comunidad Europea22 se orientaa la puesta en práctica de los méto-dos modernos de simulación y medi-ción para el estudio de algoritmos deprocesado conjunto de señales toma-das de un arreglo de antenas (comoel presentado en la Figura 10) te-niendo en cuenta consideraciones es-pacio-temporales (como las explica-das a lo largo del paper), para esta-blecer así su desempeño en la miti-gación de la interferencia co-canal ydel fenómeno multicamino en cana-les MIMO en entornos urbanos afec-tados por colinas (como es el caso delas ciudades de la región Andina).Todo esto desde un esquema DS-CDMA de banda ancha, consideran-do: diferentes técnicas de procesadoempleadas hasta el momento, núme-ro de entradas al sistema, la eficien-cia espectral y BER (tasa de errorde bit) obtenida, niveles de SNR,SINR y Eb/No (relación de la energíadel bit a la densidad espectral depotencia del ruido), y promoviendola generación de nuevas técnicaspara dicho fin.

IX. CONCLUSIONESEl estudio de los efectos a pequeñaescala en sistemas inalámbricos te-rrestres y satelitales ha alcanzado ungrado de madurez bastante elevadoy la bibliografía disponible es precisay abundante al respecto. El desarro-llo de modelos apropiados para estossistemas y canales inalámbricos endiferentes entornos, como túneles,edificios, zonas boscosas y terrenoirregular, en banda ancha y banda


angosta, permitirán la mejora de lasactuales interfaces aire, incremen-tando su capacidad y la calidad delservicio ofrecido a los usuarios. Laaplicación de los conceptos de desva-necimiento a pequeña escala juntocon el desarrollo de sistemas basadosen arreglos de antenas, como el casode sistemas MIMO, y la aplicación detécnicas de conformación de haz parael control de la interferencia co-canal,presentan una de las principalesperspectivas de desarrollo futuro desistemas inalámbricos de alta capa-cidad.

Aquí se ha verificado que el perfec-cionamiento de una solución en sis-tema MIMO está atada a las carac-terísticas particulares de cada siste-ma y del entorno de propagación. Endicha línea, el procesado espacio-temporal cobra importancia dadaslas particularidades dinámicas de losentornos y la movilidad de los usua-rios que generan canales MIMO. Encondiciones como esta, también sehace necesaria la aplicación de esta-dísticas de primer y segundo orden,y en caso particular, la inclusión deparámetros de un canal andino debanda ancha, al momento de simu-lar el canal MIMO, con el fin de de-terminar el desempeño del algorit-mo de procesado espacio-temporal.22

Además, se pudo constatar que eltiempo coherente presentado en sis-temas afectado por colinas y terrenoirregular es uno de los mayores ensistemas terrestres, lo que tambiénrepresenta un punto neurálgico enel diseño de los sistemas MIMO enun esquema UMTS, pues el tiempocoherente para megaceldas satelita-les y sistemas Indoor es bajo. Se en-contró como ventaja de las solucio-

nes desarrolladas para sistemas 3Gy 4G la frecuencia de operación, puesdadas sus elevadas posiciones den-tro del espectro radioeléctrico, setiende a minimizar el tiempo cohe-rente. Otra ventaja de estos sistemasde banda ancha, es la creciente y casiunificada tendencia a su desarrollosobre tecnologías de espectro expan-dido como CDMA, lo que garantizaun mejor comportamiento sobre ca-nales multitrayectoria en considera-ciones de tiempos de dispersión ytiempos coherentes, además de lasventajas específicas de DS-CDMA encuanto a la reducción en la estima-ción de parámetros del canal y de lageometría de los arreglos de antenasen sistemas MIMO.

Según lo anterior, se ha planteadoante la Comunidad Europea una al-ternativa atractiva, concreta y biensustentada para el análisis, desarro-llo y verificación de un algoritmo deprocesado de señales espacio-tempo-rales en canales MIMO, que cumpli-rá con la función de reducción delefecto multitrayectoria e interferen-cia co-canal de forma conjunta en sis-temas de comunicación de cuarta ge-neración basados en DS-CDMA, quese desempeñaran en condiciones ur-banas no homogéneas y terreno irre-gular; como es el caso de las princi-pales ciudades de la región Andina.Además, se verificó que no se hanrealizado estudios en tratamiento deseñales en canales MIMO afectadospor entornos urbanos en presenciade colinas, y donde se aportará unavance significativo al generar I&Den la problemática, divisando ade-más, perspectivas de aplicación realen equipos móviles que funcionen enestas condiciones.


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CURRICULUMAlexis Paolo García Ariza: nacióen Bucaramanga-Colombia. Ingenie-ro Electrónico de la Universidad In-dustrial de Santander, Escuela deIngenierías Eléctrica, Electrónica yTelecomunicaciones. Candidato aMaster en Ingeniería Electrónica dela misma Universidad. Becario Albandel Doctorado en Telecomunicación dela Universidad Politécnica de Valen-cia-UPV, España. Hace parte del Gru-po de Investigación en Radiocomu-nicaciones RadioGIS-UIS, Bucara-


manga-Colombia. Realiza investiga-ciones en el ámbito de canales MIMOy modelos de propagación aplicablesa la región Andina utilizando Siste-mas de Información Geográfica-GIS,en cooperación con el Ministerio deComunicaciones de Colombia, laUniversidad ICESI y la UPV. Se hadesempeñado como docente de lascátedras de Comunicaciones Sateli-

tales, Comunicaciones Móviles y An-tenas. Sus áreas de interés incluyenSistemas de Tercera y Cuarta Gene-ración, GIS aplicado a las telecomu-nicaciones, modelos de propagación,redes de datos móviles y procesadode señales en sistemas MIMO para4G. (E-mail: [email protected],[email protected]).


ABSTRACTThis paper describes the implementa-tion of an indoor propagation predic-tion model, based in the semiempiri-cal model of K. W. Cheung, J. H. M.Sau, y R. D. Murch [1], which includesthe Path Loss, the incidental angle overwalls and the associated attenuation,and the Fresnel zones.

The information about the specificenvironment are taken from a DXFfile, that must follow an establishedformat. The attenuation factor ofwalls and the AP location are obtai-ned from the user.

Also, a shadowing algorithm thatoptimize the simulation time is de-veloped.

Finally, the contrast of the simulationresults against the data of a site sur-vey is showed.

KEY WORDSPropagation Models, Wireless LAN,Wireless Systems, DXF, Attenuation,Shadowing Test.

RESUMENEl presente artículo describe el pro-ceso de implementación de un mode-lo de predicción de la propagación deseñales en interiores, basado en elmodelo semiempírico de K. W. Che-ung, J. H. M. Sau, y R. D. Murch,[1]donde se tienen en cuenta la atenua-ción debida a la distancia, el ángulode incidencia sobre las paredes, la

Sandra Paulina Ló[email protected]

Herramienta gráfica de modelado deredes inalámbricas basada en modelos

de propagación de señales en interiores

Juan David Osorio [email protected]

Andrés Navarro [email protected]



atenuación asociada a estas mismasy las zonas de Fresnel.

Los datos del entorno a simular sontomados de un archivo DXF que debeseguir un formato establecido. Se ob-tienen del usuario la atenuación aso-ciada a cada tipo de pared y la ubica-ción del punto de acceso.

También se desarrolla un algoritmo desombreado que optimiza el tiempo desimulación debido a su sencillez.

Finalmente se muestra la compara-ción de los resultados de la simula-ción y los datos obtenidos en la prue-ba de campo.

PALABRAS CLAVESModelos de propagación, redes ina-lámbricas de área local, sistemas ina-lámbricos, DXF, atenuación, pruebasde sombreado.

Clasificación Colciencias: A


INTRODUCCIÓNEl desempeño de las redes inalámbri-cas de área local (WLANs), o cual-quier otro sistema inalámbrico, se vefuertemente influenciado por las ca-racterísticas de sus puntos de acceso(antenas transmisoras), como lo sonsu cantidad, ubicación y potencia detransmisión. Por esta razón es muyimportante realizar una planeacióncuidadosa de estas característicaspara optimizar los recursos que setienen y brindar una mejor calidadde servicio, ya que estos dispositivosusualmente representan la mayorinversión en el montaje de unaWLAN, no sólo por su costo sino tam-bién por la instalación del cableadode energía y de datos que estos re-quieren.

Con esta motivación se decidió reali-zar una herramienta gráfica basadaen un modelo de propagación ya exis-tente, que se adapte a las condicio-nes específicas para ambientes eninteriores.

La herramienta aquí desarrollada nopretende modelar la propagación enexteriores. Además, el modelado serealizará para dos dimensiones, esdecir, a nivel de un piso.

MODELO BASEPara esta herramienta se escogió elmodelo propuesto en [1] al cual se lerealizaron algunas simplificacionesy adaptaciones propias del entornolocal.

Este modelo incorpora gran parte delos fenómenos de propagación que sonsugeridos por teorías electromagné-ticas como la UTD, pero retiene lasimplicidad de la aproximación em-pírica. Una ventaja potencial es quelos factores empíricos requeridos para

el modelo pueden relacionarse conderivaciones teóricas de manera queajustar u optimizar el modelo a losdatos medidos puede no ser necesa-riamente requerido. Los tiempos decomputación se mantienen al míni-mo, de modo que las prediccionespuedan realizarse interactivamenteen un PC sin una reducción signifi-cativa en la precisión de la predicción.Este modelo puede verse como si es-tuviera en el medio entre las técni-cas empíricas y de trazado de rayos.

Conceptos básicosSe define la pérdida debido a la tra-yectoria como

PL (d) [dB] = 10 log Pr(do) - 10 log Pr(d)

(1)

Donde Pr(d) es la potencia recibida auna distancia d del transmisor. Ladistancia de referencia d0, que aquíes tomada como 1 metro, es utilizadapara normalizar la pérdida de trayec-toria con la que ocurre a la distanciad0 del transmisor de manera que sólose incluyan efectos de propagación.

Las aproximaciones empíricas o es-tadísticas para predecir la pérdidapor trayectoria toman la forma

(2)

donde P y Q son el número de pare-des y pisos respectivamente entre eltransmisor y el receptor. Los paráme-tros empíricos n, WAF(p) y FAF(q)son respectivamente el exponente depérdida por trayectoria, el factor deatenuación de pared y el factor deatenuación de piso. El valor de estos

PL (d) [dB] =m10 log ( )n +∑ WAF(p) +∑ Q FAF (q)

p

p= 1

ddo

Q

q= 1


PLbp (d) [dB]

p

p= 1+ ∑ WAF(p) + ∑ FAF(q)

q = 1

Q

dbp

do+ 10 [log ( ) + log ( ) ] U(d - dbp)n 1 n 2

ddbp

= 10 log ( ) U (dbp - d)n1

ddo

parámetros se determina aproximan-do el modelo a los datos medidos enel edificio de interés. La precisión dela predicción puede ser pobre en cier-tas áreas del edificio, especialmentea grandes distancias del transmisor.

El modelo empírico de propagaciónutilizadoPara mejorar la precisión de estemodelo manteniendo su simplicidad,se incorporan efectos adicionales depropagación que han sido observadosy son sugeridos por la UTD.

A. Dependencia de la distancia delexponente de pérdida por trayectoriaSe ha observado que la pérdida comofunción de la distancia tiene dos re-giones distintas. En la primera, lapérdida es similar a la que ocurre enel espacio libre, debido a que a dis-tancias cortas de la antena las obs-trucciones como paredes y pisos nointeractúan significativamente conlas ondas que se propagan. Sin em-bargo, a mayores distancias, en la si-guiente región, la pérdida se incre-menta significativamente a medidaque las ondas electromagnéticas seven más obstruidas por los techos yparedes de los cuartos en el edificio.La distancia a la cual se da esta tran-sición en la pérdida se refiere aquícomo el breakpoint (terminología quese usa en el estudio de microceldas).

El fenómeno del breakpoint se incor-pora modificando la ecuación:

donde dbp es la distancia del trans-misor al breakpoint, n1 y n2 son losexponentes de pérdida por trayecto-ria en cada lado del breakpoint y U(*)es la función escalón unitario.

Los parámetros adicionales dbp, n1 yn2 que han sido introducidos puedenobtenerse de las zonas de Fresnel.Considerando el tamaño de la prime-ra zona de Fresnel, puede calcularsela distancia dbp a la cual ocurrirá laobstrucción de esta zona. El diáme-tro de la primera zona de Fresnel auna distancia d del transmisor pue-de aproximarse por

Los exponentes n1 y n2 también de-penden del entorno de propagaciónparticular. En general n1 debe estarcerca del valor del espacio libre unavez que se remueven los efectos de laantena. El parámetro n2 debe sermayor debido a que representa la pro-pagación cuando la primera zona deFresnel se ha obstruido.

B. Dependencia de los factoresde atenuación respecto al ánguloCuando la radiación electromagnéti-ca incide oblicuamente en una paredo piso, se transmitirá menos energíaal otro lado de la misma que si laincidencia hubiera sido perpendicu-lar. Por esta razón se incorpora esteefecto al modelo haciendo que elWAF(p) dependa del ángulo de inci-dencia.

En general, las expresiones exactaspara la atenuación por pared son al-gebraicamente complejas, pero suesencia puede obtenerse usando unaaproximación simple. Para la inciden-cia horizontal se asume que la trans-misión es cero, mientras que para laincidencia perpendicular se toma lapérdida igual a WAF(p) [o FAF(q)],(3)


PLbp (d) [dB]

p

p= 1+ ∑ WAF(p)/ cos θ

dbp

do+ 10 [log ( ) + log ( ) ] U(d - dbp)n 1 n 2

ddbp

= 10 log ( ) U (dbp - d)n1

ddo

p

que se obtiene de medidas de propaga-ción en el sitio. Para ángulos interme-dios, se interpolan estos valores usan-do una función coseno: WAF(p)[dB] /cos p, donde WAF(p)[dB] se tomacomo el factor de atenuación para inci-dencia normal y p es el ángulo de inci-dencia con respecto a la normal parala pared p. Los resultados de esta

aproximación se muestran en la Fi-gura 1, donde también se puede ob-servar que se comporta bien, especial-mente si se compara con lo que sehubiera obtenido si no se hubieranincluido variaciones del WAF(p) conrespecto al ángulo de incidencia (verFigura 1).

O

O

(a) Pared sólida de 12.5 cm de anchoy = 3. (b) Pared hueca de yeso, conpaneles de 1 cm de ancho, = 3, sepa-rados por 10 cm de aire. La línea só-lida representa la atenuación calcu-lada tratando la pared como un me-dio por capas, mientras que la líneapunteada es la aproximación WAF/cos .

Incorporando de esta forma los fac-tores de atenuación al modelo se lle-ga a un modelo mejorado con un muypequeño incremento en el esfuerzocomputacional.

Debido a que este proyecto fue conce-bido para modelar la propagación deseñales a nivel de un piso, no se tie-nen en cuenta los efectos de propa-gación de un piso a otro, por lo cual elparámetro FAF(q) se eliminó de laecuación.

Wal

l Los

s (d

B)

Wal

l Los

s (d

B)

Incident Angle (Degrees)

(a)

Incident Angle (Degrees)

(b)

Figura 1. Atenuación por pared como función del ángulo de incidencia parados estructuras de pared (tomado de [1]).

O (4)

En este modelo es necesario ajustarlos parámetros empíricos n1, n2 y dbp,que se toman como base, debido a quedependen de la frecuencia de opera-ción del transmisor (para el caso delas redes inalámbricas 802.11b es de2.4 GHz).

ADQUISICIÓN DE DATOSComo formato para la adquisición dedatos sobre los ambientes a simular,


se escogió el formato DXF1 (DrawingInterchange File) de AutoCAD [3]puesto que es un formato estándar deintercambio de información entreherramientas de CAD donde todos losdatos están guardados en forma detexto plano.

Este formato representa toda la in-formación contenida en un archivo dedibujo a través de datos etiquetados,lo que significa que cada elemento dedato en el archivo es precedido porun número entero llamado código degrupo que indica qué tipo de elemen-to de dato lo sigue. Cada código degrupo y su valor asociado se encuen-tra en una línea independiente.

CONDICIONES DEL FORMATODEL PLANOEl programa requiere que el plano autilizar como fuente de datos cumplacon las siguientes características:

• El plano debe estar en formatoDXF.

• Sólo se tendrán en cuenta entida-des tipo Line y Polyline. Cualquierotro tipo de entidad será ignora-da al importar los datos del archi-vo DXF.

• Las paredes, puertas y ventanasdeben representarse sólo con unalínea.

• Todas las entidades que compar-tan la misma característica depropagación (atenuación) deberánpertenecer a la misma capa.

• En el plano sólo deben existir ob-jetos que puedan asociarse a unaatenuación mensurable. Las lí-

neas únicamente deben represen-tar objetos, no deben existir líneasque representen decoración.

ALGORITMO DEL MODELODE PROPAGACIÓNEl modelo fue escrito en lenguajeJava2 y está pensado con orientacióna objetos.

El código fuente está disponible parausos académicos exclusivamente.Cualquier aplicación comercial re-quiere de autorización expresa porparte de los autores.

EL PROCESO DE LA SIMULACIÓNEl algoritmo implementado sigue lospasos descritos a continuación:

* Importar el plano:

• Obtener lista de capas.• Obtener arreglo de líneas

* Obtener parámetros del usuario:

• Atenuación asociada a cadacapa.

• Ubicación del AP.• Resolución de la simulación.

* Asociar parámetros a objetos delmodelo:

• Asociar atenuación a líneas se-gún la capa a la que pertenecen.

• Normalizar las coordenadas delas líneas y de los vérticesmáximo y mínimo, de acuerdocon las coordenadas del AP.

* Ejecutar la simulación:

• Se construye la matriz de ate-nuaciones de acuerdo con la re-solución elegida.

1. DXF y AutoCAD son marcas registradas de Autodesk, Inc.2. Java es una marca registrada de Sun Microsystems, Inc.


• Se ejecuta la prueba de som-breado.

• Se calcula la pérdida por trayec-toria para cada cuadro, utilizan-do la ecuación del modelo.

* Presentar los resultados:

• Se obtiene la matriz de atenua-ciones, y con ella se crea unamatriz con colores codificadosde acuerdo con la potencia dela señal en cada punto.

* Se dibuja la matriz anterior, y so-bre ella se dibujan las líneas delplano.

PRUEBA DE SOMBREADOEs necesario buscar cuándo una líneasombrea el punto central de un cua-dro, para en éste agregar una refe-rencia a dicha línea. Se recorre elarreglo de líneas, y con cada una deellas se realiza el siguiente procedi-miento:

1. Se verifica en qué cuadrantes seencuentra cada vértice de la línea.

2. Se halla la pendiente (m) y el cor-te con el eje y (c) de la línea.

Se halla la dirección de recorridode la matriz, que se codifica así:(1) arriba-abajo, derecha-izquier-da; (2) arriba-abajo, izquierda-de-recha; (3) abajo-arriba, izquierda-derecha; (4) abajo-arriba, dere-cha-izquierda; (5) arriba-abajo; (6)izquierda-derecha; (7) abajo-arri-ba; (8) derecha-izquierda.

3. Se hallan los límites hasta dondese recorrerá la matriz. Estos lími-tes están asociados a las direccio-nes de recorrido

4. Se realiza el recorrido de la sub-matriz de cuadritos (de acuerdo

con la dirección de recorrido y loslímites definidos) para agregar lalínea actual a todos los cuadrosque ésta sombrea. Para cada unode los cuadros de la submatriz seevalúa si el punto central se en-cuentra dentro del sector forma-do por los ángulos de los vérticesde la línea, y si no se encuentraentre el punto (0,0) y la línea,usando un método matemáticollamado desviación de un puntocon respecto a una recta. [2]. Siambas condiciones se cumplen, seagrega la línea al arreglo de líneasque posee el cuadro evaluado paraindicar que esta línea lo sombrea.

PREDICCIONES DE PROPAGACIÓNY RESULTADOS DE MEDIDASSe realizaron predicciones de propa-gación en el segundo piso del edificiode área de postgrado de la Universi-dad Icesi, usando el modelo, y se com-pararon con medidas tomadas en elsitio. Este edificio de dos pisos fueconstruido en 1998, está constituidode paredes de ladrillo, y sus espaciosinteriores están separados por pare-des de panel de yeso.

Para realizar las predicciones de pro-pagación se obtuvo información deledificio de los planos en formato DWGde AutoCAD, los cuales fueron forma-teados siguiendo los lineamientos quese describieron anteriormente.

El parámetro empírico de atenuaciónasociado a cada pared fue obtenidorealizando mediciones directas de lapotencia de la señal que atraviesa lapared y comparando este valor con elobtenido a la misma distancia sinobstáculos. Estas mediciones dancomo resultado una atenuación de 10dB para las paredes de ladrillo, y 5dB para las paredes de panel de yeso.


El parámetro empírico dbp fue obte-nido con la fórmula propuesta en elmodelo original, teniendo en cuentala frecuencia de operación de la redinalámbrica utilizada en las medicio-nes (802.11b).

Frecuencia de operación: f = 2.43GHz,

Longitud de onda: λ = c/f = 0.123 m(c: velocidad de la luz)

Diámetro de la primera Zona de Fres-nel: Zf = 5 (Distancia entre paredes)

Distancia del BreakPoint: dbp = (Zf ̂ 2)/ λ = 25/0.123 = 203 m

Los parámetros empíricos n1 y n2fueron seleccionados ajustando elmodelo a las mediciones efectuadas,ya que estos dos parámetros varíansegún las condiciones del sitio. Debi-do a que la distancia del breakpointes de más de 200 m, no es fácil en-contrar una situación práctica al tra-bajar con WLANS en interiores don-de el exponente n2 pueda ser aplica-do en la simulación

n1 = 3

n2 = 4

En el sitio se tomaron medidas de lapotencia de la señal en 39 lugares. Encada lugar se realizaron dos medidas,cada una de las cuales resulta de unpromedio de la potencia de señal re-cibida que la herramienta (SiteSpy®)realiza durante 20 segundos (Ver Fi-gura 2).

Potencia de transmisión 20 dBm

+Ganancia de antena 1 dB

- Pérdida de espacio libre hasta

la distancia de referencia 37,19 dB

- Pérdida obtenida del modelo x dB

=Potencia de señalFigura 2. Plano del sitio de pruebas.

La simulación sobre este sitio se rea-lizó con una resolución de 1 m paraobtener un número de datos que fa-cilitara su comparación con las me-didas. Para calcular la potencia deseñal en cada posición a partir de laatenuación obtenida del modelo sesumaron a esta última las pérdidaspor espacio libre desde el transmisorhasta la distancia de referencia (1 m),utilizando la expresión para UHF:

P[dB] = 32,45 + 20 log(d[Km]) + 20log(f[MHz])

donde d (distancia) = 0.001 km y f(frecuencia) = 2437 MHz.

Este valor resultante, que es el valorde la pérdida total, debe restarse a lapotencia inicial de transmisión más laganancia de las antenas del transmi-sor y el receptor. El AP utilizado, unCisco Aironet serie 350, opera por de-fecto con una potencia de 100 mW (20dBm), y posee antenas con una ganan-cia de 2,2 dBi, que en la práctica, debi-do a pérdidas en el conector y otros fac-tores, agregan aproximadamente 1 dBa la potencia recibida. Para el adapta-dor del cliente, una tarjeta PCMCIACisco Aironet 350, puede suponerse queno hay ganancia en la antena.

Así, para cada cuadro de la simula-ción, la potencia de señal se obtienede la expresión:


Se realizó la comparación entre losdatos de potencia de la señal obteni-dos con las mediciones y los obteni-

dos con la simulación, consiguiendolos siguientes resultados (Ver Tabla1 y Figura 3).

Tabla 1. Análisis estadístico de los resultados obtenidos del modelo base ydel modelo realizado.

Modelo Media error % datos con % datos con Desviación(dBm) error < 5dB error < 10 dB error (dBm)

WPS -0.32 48.7 82.1 8.78

Base -0.30 54.0 86.8 6.70

También se realizó la simulación conuna resolución de 20 cm para compa-rar ambos tiempos de procesamien-to. Aun cuando se nota un aumentosignificativo en el tiempo requeridopara obtener los resultados (aprox. 1seg. para la resolución de 1 m y aprox.5 seg. para 20 cm tomados desde quese ordena correr la simulación hastaque se muestran gráficamente losresultados),3 el tiempo de procesa-miento sigue siendo extremadamen-

Figura 3. Potencia de señal en función de la distancia para la potenciamedida y la simulada.

te bajo, lo suficiente para que el pro-grama sea utilizado interactivamen-

Figura 4. Simulación sobre el sitiode pruebas. Resolución 1 m.

3. Utilizando un equipo con un Pentium Celeron a 1.7 GHz, 512 MB en RAM.


te. Los resultados gráficos de ambassimulaciones se muestran a continua-ción (Ver Figuras 4, 5 y 6).

• Se considera que tanto la adqui-sición de datos de planos arqui-tectónicos (en formato DXF) comola prueba de sombreado son he-rramientas que pueden ser utili-zadas como base para futuros pro-yectos de investigación.

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The Java Tutorial. Sun Microsyste-ms, Inc. http://java.sun.com/docs/books/tutorial/index.html

Figura 5. Simulación sobre el sitiode pruebas. Resolución 20 cm.

Figura 6. Escala de atenuaciones (endB) para los resultados de la simula-ción

CONCLUSIONES• Una de las grandes ventajas ob-

servadas en el modelo es su rapi-dez al realizar la simulación. Estoes debido a que la prueba de som-breado utiliza un algoritmo ópti-mo propuesto por los autores,cuya búsqueda se reduce a los sec-tores que probablemente seansombreados por un determinadoobstáculo.

• Debido a la rapidez computacio-nal del modelo, se considera quepuede incorporarse en una he-rramienta que optimice automá-ticamente la localización de lospuntos de acceso dentro de unedificio.


CURRÍCULOSSandra Paulina López es Ingenie-

ra Telemática de la Universi-dad Icesi (2004). Ha realizadoinvestigaciones en el área detecnologías inalámbricas. Es-tuvo vinculada laboralmenteen Johnson & Johnson comoanalista de tecnología en el pri-mer semestre del 2004. En laactualidad es AdministradoraJunior de Red de la Universi-dad Icesi.

Juan David Osorio Betancur esIngeniero Telemático de la Uni-versidad Icesi (2004). Ha rea-lizado investigaciones en elárea de tecnologías inalámbri-cas. Es Socio Fundador y Jefe

de Tecnología de Psidium Ltda,empresa dedicada a la presta-ción de servicios de valor agre-gado sobre telefonía celular.Contacto: [email protected]

Andrés Navarro Cadavid. Ingenie-ro Electrónico de la Universi-dad Pontificia Bolivariana deMedellín, Magíster en GestiónTecnológica de la UniversidadPontificia Bolivariana. Doctoren Ingeniería de Telecomunica-ción de la Universidad Politéc-nica de Valencia, España. Pro-fesor - Investigador del depar-tamento de Redes y Comunica-ciones y director del grupo i2Tde la Universidad Icesi.


ABSTRACTThis article presents an overview ofweb services and the way enterpri-ses should monitor and administerthem.

To accomplish this goal, the differentstandards involved in their develop-ment are presented, along with thedescription of their basic functionalframework, emphasizing on how theuse of this kind of services providesboth a basic process distribution and,an integration of the informationmanaged by the enterprise in its bu-siness applications.

Finally, a brief explanation is givenabout the global benefits accomplis-hed by using web services and the

main implications of their use in anorganizational environment.

KEY WORDSweb services, distributed systems,web, web applications, XML,WSDL, SOAP, UDDI.

RESUMENEn este artículo se presenta un pano-rama general de los servicios web yla forma en la cual las empresas de-ben administrarlos y monitorearlos.

Para lo anterior se muestran los di-ferentes estándares involucrados ensu desarrollo, junto con la descrip-ción de su esquema de funciona-miento básico, y se hace énfasis encómo el uso de este tipo de servicios

Servicios WEB: Distribución e integración

Liliana M. Arboleda C.Universidad Icesi

[email protected]



proporciona básicamente una distri-bución de los procesos y a la vez, unaintegración de la información mane-jada por la organización en sus apli-caciones de negocios.

Por último, se presentan los benefi-cios globales logrados por el uso delos servicios web y las principales

implicaciones de su uso en un entor-no empresarial.

PALABRAS CLAVESServicios web, sistemas distribuidos,web, aplicaciones web, XML, WSDL,SOAP, UDDI

Clasificación Colciencias: B


INTRODUCCIÓNEntre los principales beneficios quese exponen al hablar de los serviciosweb, generalmente se encuentranaquellos que tienen que ver con sugranularidad e interoperabili-dad, es decir, con la posibilidad dedesarrollar componentes de softwaretotalmente independientes que tie-nen funcionalidad propia, pero queson capaces de exponer tal funciona-lidad y compartirla con otros servi-cios y aplicaciones para lograr crearsistemas más complejos.

Desde este punto de vista, los servi-cios web son calificados como unanueva etapa del desarrollo de los sis-temas distribuidos, que permite apro-vechar todas las ventajas de trabajaren ambiente web, unidas a las de con-tar con una amplia gama de tecnolo-gías que pueden ser utilizadas parael desarrollo de los componentes fi-nales.

Por otro lado, la visión planteada poreste paradigma computacional, don-de “todo es un servicio”, permite ma-nejar un esquema de integraciónuniversal en el cual se pueden apro-vechar todos los beneficios de cadacomponente con un nuevo nivel decomplejidad y dinamismo.

Los dos planteamientos anterioreshan hecho que para muchos no seamuy claro cómo un mismo productopuede proporcionar a la vez distri-bución e integridad; como tampo-co son muy claros los conceptos rela-cionados con el desarrollo e imple-mentación de los servicios web.

Este artículo presenta un panoramageneral de los servicios web, discu-tiendo:

a) Los principales estándares utili-zados para su desarrollo.

b) Los beneficios que proporciona suutilización en una organización.

c) Los retos planteados por la utili-zación de los servicios web, espe-cialmente en cuanto a su seguri-dad y administración.

¿QUÉ SON SERVICIOS WEB?Lo primero que debe tenerse claro esla definición de lo que son los servi-cios web.

Los servicios web son aplicacionesauto-contenidas, auto-descriptivas ymodulares, que pueden ser publica-das, localizadas e invocadas a travésdel web y que cuentan con un meca-nismo estándar para establecer lacomunicación con otros tipos de soft-ware a través de la red.

“La idea es que cualquier cosa puedeser un servicio web”. “Los serviciosweb son esencialmente un nivel deinfraestructura existente entre mo-delos de componentes”.1

Desde el punto de vista de los nego-cios, los servicios web permiten quelas organizaciones integren sus dife-rentes aplicaciones de una maneraeficiente, sin preocuparse por cómofueron construidas, dónde residen,sobre qué sistema operativo se ejecu-tan o cómo acceder a ellas. Precisa-mente por esta razón es que los ser-vicios web se consideran integrado-

1. Timothy Blacke -»Web Service are real»- Oracle Magazine (March/April 2000).


res, porque permiten crear una inter-faz de acceso a las aplicaciones, sinimportar las características de imple-mentación de éstas.

Previamente, para hacer este tipo deintegración, era necesario crear mó-dulos de software especializados, peroactualmente con los servicios web,básicamente se trabaja con estructu-ras basadas en XML.

Un servicio web simple está caracte-rizado por cuatro estándares: XML,SOAP, UDDI y WSDL, los cuales altrabajar juntos proporcionan una fun-cionalidad básica de tipo “solicitud/respuesta”. Los servicios web simplespueden utilizarse para entregar deforma eficiente información como no-ticias, inventarios y reportes de cli-ma a los sitios web, mientras que unservicio web complejo puede involu-crar transacciones más elaboradasentre varias partes, involucrando so-cios de negocios o proveedores y ba-sado en los estándares de e-bussines(por ej.:ebXML). Si un comerciantenecesita surtir su tienda, puede uti-lizar un servicio web para solicitarcotizaciones a través de internet. Asu vez, los proveedores podrían res-ponder automáticamente a la solici-tud, enviar su oferta a la tienda enlínea y la aplicación que origina elmensaje podría seleccionar automá-ticamente la oferta con una mejorrelación costo/beneficio.

FACTORES DE EVOLUCIÓNDE LOS SERVICIOS WEBEN LAS ORGANIZACIONESEn términos generales, la evolucióndel uso de servicios web en las orga-nizaciones está fuertemente ligada aldesarrollo de Internet como red pres-tadora de servicios. Entre los facto-

res que han impulsado el uso de losservicios web se encuentran:

• El contenido se está volviendo másdinámico: Los sitios web actualesproporcionan contenido “instantá-neo”. Un servicio web debe ser ca-paz de combinar contenido prove-niente de fuentes muy diferentes.

• El ancho de banda es menos cos-toso: Actualmente un servicio webpuede entregar tipos variables decontenido, como video o audio. Amedida que crezca el ancho debanda, los servicios web debenadaptarse a nuevos tipos de con-tenido.

• El almacenamiento es más bara-to: Un servicio web debe ser ca-paz de manejar cantidades masi-vas de datos, y debe poder hacer-lo de forma inteligente.

• La computación extendida se estávolviendo más importante: Concientos de millones de dispositi-vos como teléfonos móviles, bee-pers, y agendas computarizadasexistentes actualmente, estamosllegando a un momento en el cualel PC está dejando de ser el dis-positivo más común en internet.A medida que las plataformas sehacen más diversas, tecnologíascomo XML se volverán más impor-tantes. Un servicio web no puedeexigir que los usuarios ejecuten,por ejemplo, un navegador webtradicional en alguna versión deWindows; por el contrario, los ser-vicios web deben servir a todo tipode dispositivos, plataformas y na-vegadores, entregando contenidosobre una amplia variedad de ti-pos de conexión.

Estos factores, unidos a los beneficiosproporcionados por los servicios web


en la organización y a los buenos pro-ductos disponibles para su desarro-llo, han hecho que su utilización seextienda sin mayores obstáculos.

En términos generales, cuando seempiezan a utilizar servicios web enuna organización, estos se desarro-llan e implementan como serviciossimples, que poco a poco se van inte-grando hasta llegar a servicios webmucho más complejos.

EL PAPEL DE LOS SERVICIOS WEBDesde un nivel superior, un servicioweb se puede definir como una uni-dad de código que puede ser activadautilizando solicitudes http. Histórica-mente hablando, el acceso remoto aunidades binarias requiere protoco-los específicos de cada plataforma (yalgunas veces específicos de cada len-guaje). Ejemplos clásicos de esta si-tuación, son arquitecturas comoDCOM, CORBA o RMI: los clientesDCOM pueden acceder a tipos COMremotos utilizando llamadas RPCfuertemente acopladas, CORBA tam-bién requiere el uso de un protocolofuertemente acoplado para activar lostipos remotos y RMI requiere de unprotocolo y un lenguaje específicos(Java). El problema con cada una deestas arquitecturas distribuidas (re-motas), es que utilizan protocolos pro-pietarios, que generalmente requie-ren una conexión estrecha a la fuen-te remota.

Utilizando servicios web, un progra-mador puede emplear cualquier len-guaje que desee, y un consumidor deservicios web puede usar http están-dar para invocar métodos en los ti-

pos definidos en el servicio web. Conlo anterior, podría afirmarse que fi-nalmente se logra una integraciónreal de lenguaje y plataforma. Ya nose trata de Java, COM o CORBA, sinode http y el lenguaje de programaciónque se elija.

La única restricción real a la que debeponerse atención es que debido a quelos servicios web son diseñados parafacilitar las invocaciones remotas,debe evitarse la utilización de cual-quier lógica basada en la interfaz grá-fica de usuario (GUI). Los serviciosweb generalmente definen objetos denegocio que ejecutan una unidad detrabajo (por ejemplo: realizar uncálculo, leer una fuente de datos, etc.)para el consumidor y esperan la si-guiente solicitud.

CARACTERÍSTICAS Y OPERACIONESDE LOS SERVICIOS WEBEl esquema de funcionamiento de losservicios web, requiere de tres ele-mentos fundamentales:

1. Un proveedor del servicio web,que es quien lo diseña, desarro-lla e implementa y lo pone dispo-nible para su uso, ya sea dentrode la misma organización o en pú-blico.

2. Un consumidor del servicio,que es quien accede al componen-te para utilizar los servicios queéste presta.

3. Un agente de servicio, que sir-ve como enlace entre proveedor yconsumidor para efectos de publi-cación, búsqueda y localizacióndel servicio.


Al definir un servicio web, se requie-re contar con lo siguiente:

a) Para colocar “disponible” el servi-cio:

• El primer paso es definir el ser-vicio web: como se dijo antes, elcomponente software puede desa-rrollarse utilizando diferentes len-guajes y tecnologías, pero paraque este componente pueda inte-ractuar con otros, es necesarioutilizar un lenguaje común quepermita estructurar los datos quecomponen el servicio web. En estecaso tal lenguaje es XML (eXten-ded Markup Language).

• Una vez se ha definido la funcio-nalidad del servicio, es necesariopublicarlo para que otros servi-cios y aplicaciones puedan accedera él. Las operaciones de publica-ción involucran el anuncio del ser-vicio como tal, lo cual correspondea la ubicación del servicio en unservidor específico y el uso de unservicio de descripción.

El servicio de descripción seutiliza para que los clientes pue-dan saber qué funciones tiene dis-ponibles el servicio web y qué in-formación debe pasarse a esasfunciones para poder utilizarlas.

Para que el consumidor pueda uti-lizar el servicio web, debe enten-der totalmente los miembros ex-puestos. Por ejemplo, el consumi-dor debe saber que el servicio ofre-ce un método llamado primerMétodo (string parámetro1,boolean parámetro2, int paráme-tro3) que toma tres parámetros detipo string, boolean e int respecti-vamente, y que devuelve un tipollamado Respuesta, antes de po-der invocarlo. El lenguaje utiliza-do para elaborar esta descripcióndel servicio web se denominaWSDL (Web Service DescriptionLanguage) y la publicación sehace mediante UDDI (UniversalDescription, Discovery and Inte-gration) ya sea en un servidorUDDI público o en uno privado.

Figura 1. Elementos que interactúan en los servicios web


b) Para “localizar” el servicio:

• Cuando un consumidor desea ac-ceder a un servicio web, debe con-tar con un servicio de descubri-miento, que permita conocer laubicación exacta del servicio, esdecir, se debe contar con un direc-torio donde se tengan listas las re-ferencias a los servicios disponi-bles. Esto se logra gracias aUDDI.

Para intercambiar informaciónhacia y desde el servicio (entre losconsumidores y los servicios web),es necesario contar con un proto-colo de comunicaciones comoSOAP, el cual trasmite los datossobre HTTP, utilizando métodoscomo GET o POST. La informa-ción entre un servicio web y suconsumidor se transmite en for-mato XML.

Figura 2. Publicación y descubrimiento de los servicios web

Estándares para la caracterización de los servicios web

Figura 3. Pila de interoperabilidad de los servicios web

Pila deinteroperabi-lidad de losservicios web

UDDI (Universal Description, Discovery and Integration)

WSDL (Web Services Definition Language)

SOAP (Simple Object Access Protocol)

XML (eXtensible Markup Language)

HTTP, TCP/IP (Protocolos comunes de Internet)

3a) Apunta a la

descripción del servicio

3b) Apunta al servicio4) Describe el servicio

Servicio Web

SOAP

Registro

UDDI

2) busca el servicio

web en el directorio

Consumidor del

servicio

Proveedor del

servicio

5) Comunicación utilizando

mensajes XML

1) Registra el servicio

web en el directorio


• XML: eXtensible Markup Lan-guage

La definición dada por el World WideWeb Consortium (los responsables deXML) es:

«XML describe una clase de objetosde datos llamados documentos XML,y describe parcialmente el comporta-miento de los programas que los pro-cesan. Los documentos XML estánformados por unidades de almacena-miento llamadas entidades, las cua-les contienen datos analizados (par-sed) o sin analizar (unparsed). Losdatos analizados están formados porcaracteres, algunos de los cuales con-forman datos y otros etiquetas.»

Aunque esta definición es un pococompleja por la cantidad de elemen-tos involucrados, es importante resal-tar que XML permite representardocumentos («documento» se refiereno sólo a textos, sino también gráfi-cos, correos electrónicos, transaccio-nes de comercio electrónico, etc.) yque todo documento XML posee una

estructura lógica y una física. Física-mente, el documento está compuestode unidades llamadas entidades. Unaentidad, en términos más simples,puede verse como un «trozo de docu-mento», es decir, puede ser un sim-ple carácter o todo el capítulo de unlibro. Todo documento tiene una en-tidad raíz.

En un documento XML es posiblehacer referencia a entidades internaso externas, indicando que están defi-nidas en el mismo documento o enotros documentos (que pueden estaren otros archivos del disco duro, enuna base de datos, en internet, etc.),lo que hace muy flexible la construc-ción de documentos XML.

Lógicamente el documento XML estáformado por elementos, que represen-tan la estructura de la informaciónque se está manejando, por ejemplo,si se fuera a representar un libro pue-de definirse que está formado por lossiguientes elementos (Ver Figura 4):

Figura 4. Representación de la información de un libro en XML


Cada elemento puede constar deotros elementos, así como de frasesy palabras (normalmente el conteni-do del documento). El elemento quecontiene a los demás (en el ejemplo,libro), se denomina elemento raíz, in-dicando que no depende de otros ele-mentos.

Para definir un elemento en XML setienen etiquetas y contenido, que enXML se denominan datos de tipo ca-rácter.

Las estructuras física y lógica de undocumento se organizan adecuada-mente, para lo cual se han estableci-do unas normas que definen cuándoun documento XML está bien forma-do y cuándo es válido, o no.

• WSDL: Web Services DefinitionLanguage

WSDL es el lenguaje común utiliza-do para la descripción de los serviciosweb. Es un lenguaje basado en XMLque describe totalmente la forma enla cual los clientes externos puedeninteractuar con los servicios web exis-tentes en una máquina dada, los mé-todos que soportan y la sintaxis delos protocolos de comunicación (http,SOAP).

En términos generales, un documen-to WSDL contiene información acer-ca de la interfaz, la semántica y losaspectos administrativos involucra-dos en una solicitud (llamado) a unservicio web.

Según el consorcio W3C (World WideWeb Consortium), encargado de ladefinición del estándar, WSDL es «unformato XML para la descripción deservicios de red, como un conjunto depuntos finales operando sobre men-sajes que contienen información orien-tada a documentos u orientada a

procesos». Las operaciones y mensa-jes se describen en forma abstracta yluego se asocian a un protocolo de redo a un formato de mensaje específico,para definir un punto final. WSDL seextiende para permitir la descripciónde los puntos finales y sus mensajes,sin importar qué formatos de mensa-je o protocolos de red se estén utili-zando para la comunicación.

• SOAP: Simple Object AccessProtocol

El protocolo SOAP (Simple ObjectAccess Protocol) utiliza mensajesXML para invocar métodos remotos.Un servicio web podría interactuarcon servicios remotos a través de losmétodos get y post de http, peroSOAP es mucho más robusto y flexi-ble.

SOAP es un protocolo liviano, basa-do en XML, para el intercambio deinformación estructurada en un am-biente descentralizado y distribuido.Sin embargo, SOAP no define la apli-cación, ni la semántica de implemen-tación. En vez de esto, proporciona unmodelo de empaquetamiento modu-lar y los mecanismos para la codifi-cación de los datos dentro de los mó-dulos. Esto permite que el protocolosimple se utilice en una amplia va-riedad de sistemas modulares y quecumpla su propósito primario de fa-cilitar la interoperabilidad entre com-ponentes de software heterogéneos.

SOAP es una especificación para lainvocación de métodos en servidores,servicios, componentes y objetos, ycodifica la práctica existente de utili-zar XML y http como un mecanismode invocación de métodos.

Un paquete SOAP contiene informa-ción que se puede utilizar para invo-


car un método. La especificaciónSOAP no define la forma de llamaral método; tampoco maneja recolec-ción de basura distribuida, ni la se-guridad de tipos o http bidireccional.Lo que SOAP permite es el paso deparámetros y comandos entre clien-tes y servidores de http, independien-temente de las plataformas y aplica-ciones existentes en el cliente y en elservidor. Los parámetros y los coman-dos se codifican utilizando XML.

• UDDI: Universal Discovery, des-cription and integration

Para los servicios web, XML es elmecanismo por medio del cual losobjetos de negocio acuerdan lo quevan a hablar unos a otros, SOAP in-dica cómo van a efectuar la comuni-cación y UDDI les permite conocercon quién se van a comunicar y dón-de encontrar otros objetos de negocio.

En pocas palabras, UDDI es una es-pecificación para un registro distri-buido de información acerca de losservicios web. Define la forma en lacual se publica y descubre informa-ción acerca de éstos.

Un registro basado en UDDI es don-de se pueden descubrir los serviciosweb. El método utilizado por UDDIpara el descubrimiento de servicioses tener un registro de aquellos ser-vicios que se encuentran distribuidosa través del web. En el registro dis-tribuido, los negocios y los serviciosse describen utilizando un formatoXML común. Los datos estructuradosen esos documentos XML son de fácilbúsqueda, análisis y manipulación.

Debe anotarse que UDDI/SOAP noson los únicos modelos para el descu-brimiento y manejo de mensajes enlos servicios web. EbXML ha sido de-

sarrollado para un fin similar, asícomo para proporcionar una interfazde negocio, seguridad robusta y otrasfunciones que permiten el manejo detransacciones reales de e-business.ebXML y UDDI/SOAP son tecnolo-gías complementarias.

Como su nombre lo indica, el están-dar de descripción universal, descu-brimiento e integración (UDDI), pro-porciona un mecanismo para que losobjetos de negocio se describan a símismos y a los tipos de servicios queproporcionan, para luego registrarsey publicarse en un registro UDDI.Tales negocios “públicos” pueden serbuscados, consultados o descubiertospor otros objetos de negocio, utilizan-do mensajes SOAP. Después de des-cubrir otros negocios similares con loscuales pueden asociarse, los objetosde negocio pueden utilizar este me-canismo para “integrar” sus servicioscon sus “socios” y proporcionar servi-cios a sus clientes.

Cuando se publica un servicio, es ne-cesario definir al menos cuatro es-tructuras de información, que son:

a) Entidad de Negocio: Esta es-tructura captura informaciónacerca de un negocio o entidad yes utilizada por los objetos de ne-gocio para publicar informacióndescriptiva acerca de sí mismos yde los servicios que ofrecen.

Las descripciones de servicio y lainformación técnica se expresandentro de una Entidad de Negocio.

b) Servicio de Negocio: Esta es-tructura representa los servicioso procesos de negocio proporciona-dos por la entidad de negocio. Ge-neralmente contiene la clave úni-ca utilizada para representar el


servicio, su nombre “human-rea-dable”, una descripción opcionaly las estructuras de plantilla deenlace que guardan la informa-ción técnica.

c) Plantilla de Enlace: Esta es-tructura representa los datos im-portantes que describen las carac-terísticas técnicas de la imple-mentación de servicio dada. Cadaplantilla tiene una clave de enla-ce única, la clave de servicio aso-ciada y el punto de acceso que re-presenta la dirección para llamara un servicio web dado.

d) ModeloT: El papel principal deun ModeloT es representar unaespecificación técnica. Tiene unallave, un nombre, un descriptoropcional y un URL desde el cualse puede obtener información adi-cional acerca de los datos.

UDDI proporciona dos grandes cate-gorías de APIs, el API de publicación(Publish API) y el API de consulta (In-quiri API).

El API de publicación proporciona elmecanismo para que los proveedoresde servicio se registren, junto con suservicio, en el registro UDDI. El APIde consulta permite que quienes sesuscriben al servicio busquen los ser-vicios disponibles. Este API propor-ciona dos tipos de llamados, un me-canismo de descubrimiento y un me-canismo de obtención, cuando estádisponible toda la información reque-rida para buscar un servicio.

Los mensajes en el API de publica-ción representan comandos que seutilizan para publicar y actualizarinformación contenida en un registroUDDI-compatible. Este API consistede las siguientes funciones:

• Cuatro mensajes para guardarcada una de las cuatro estructu-ras: save_business, save_service,save_binding, save_tModel.

• Cuatro mensajes para borrar cadauna de las cuatro estructuras:delete_business, delete_service,delete_binding, delete_tModel.

Los mensajes en el API de consultarepresentan consultas que cualquie-ra puede hacer a un registro UDDI.Los mensajes se pueden clasificar endos grupos: de Navegación (Browse)y de Profundización (Drill-down).

BENEFICIOS DE LOS SERVICIOS WEB1. Promueven la interoperabilidad:

La interacción entre un proveedory un solicitante de servicio estádiseñada para que sea completa-mente independiente de la plata-forma y el lenguaje. Esta interac-ción requiere un documentoWSDL para definir la interfaz ydescribir el servicio, junto con unprotocolo de red (generalmentehttp).

2. Permiten la integración “justo-a-tiempo”: El proceso de descubri-miento se ejecuta dinámicamen-te, a medida que los solicitantesde servicio utilizan a los agentespara encontrar proveedores deservicio. Una vez el solicitante yel proveedor de servicio se hanubicado, se utiliza el documentoWSDL del proveedor para enlazaral solicitante con el servicio. Estosignifica que los solicitantes, losproveedores y los agentes actúanen conjunto para crear sistemasque son auto-configurables, adap-tativos y robustos.

3. Reducen la complejidad por me-dio del encapsulamiento: Los so-


licitantes y los proveedores delservicio se preocupan por las in-terfaces necesarias para interac-tuar. Como resultado, un solici-tante de servicio no sabe cómo fueimplementado el servicio por par-te del proveedor, y éste a su vez,no sabe cómo utiliza el cliente elservicio. Estos detalles se encap-sulan en los solicitantes y provee-dores. El encapsulamiento es cru-cial para reducir la complejidad.

4. Dan una “nueva vida” a las apli-caciones de legado: Es relativa-mente correcto tomar una aplica-ción, generar un wrapper SOAP,luego generar un documentoWSDL para moldear la aplicacióncomo un servicio web.

5. Abren la puerta a nuevas oportu-nidades de negocio: Los serviciosweb facilitan la interacción con so-cios de negocios, al poder compar-tir servicios internos con un altogrado de integración.

6. Disminuyen el tiempo de desarro-llo de las aplicaciones: Pues gra-cias a la filosofía de orientación aobjetos utilizada, el desarrollo seconvierte más bien en una laborde composición.

IMPLEMENTACIÓN DE LOS SERVICIOSWEB EN UNA ORGANIZACIÓNGeneralmente, la implementación deservicios web en las organizacionesempieza por servicios sencillos, queprestan un único servicio a otras apli-caciones o que usualmente están en-lazados a una aplicación web especí-fica que pone los resultados del ser-vicio a disposición del usuario final.

Una vez se ha logrado un funciona-miento estable de los servicios indi-

viduales, se inicia el desarrollo deservicios web más complejos, que in-volucran aspectos como interacciónentre servicios y sincronización de susfunciones, pero que potencian las ven-tajas de estos componentes de soft-ware como integradores de los proce-sos de la compañía.

Esta interacción impulsa la apariciónde nuevas variables que deben tener-se en cuenta para lograr el adecuadofuncionamiento de las aplicacionesbasadas en servicios web distribui-dos. Entre estas variables se tienen:

a) Al tratarse de componentes dis-tribuidos, la complejidad de inte-racción de los mismos aumenta ydeben considerarse aspectos comoconfiabilidad de la red, latencia,seguridad y disponibilidad. Porejemplo, si un sistema utiliza tresservicios web diferentes para eje-cutar una única transacción y unode ellos falla, es posible que nopueda prestarse el servicio solici-tado por el usuario final.

b) En cierta forma se pasa de unaestructura tipo cliente/servidor(solicitud/respuesta), a una es-tructura punto a punto, donde lasinteracciones de un servicio webno se hacen directamente contralibrerías locales, sino que se inte-ractúa con recursos remotos con-trolados por otros servicios web.Los consumidores de los serviciosweb son otros componentes desoftware, no personas.

c) El mantenimiento de los sistemasbasados en servicios web tambiénpuede ser muy dispendioso, puesen aquellos casos en los cuales losservicios asociados al sistema nosean administrados por una mis-


ma organización, el proceso dearreglar un problema y el costoasociado a ese proceso, serán mu-cho mayores.

d) Las modificaciones a cada servi-cio web deben ser planeadas cui-dadosamente, pues debe tenerseen cuenta que un mismo servicioweb puede estar siendo utilizadopor diferentes aplicaciones, y peoraún, de diversos tipos. Por tratar-se de componentes software, es-tos no pueden “reaccionar instan-táneamente” a los cambios delservicio que están utilizando

Lo anterior dificulta la puesta a pun-to y la administración de los servi-cios web para garantizar que estospuedan ser utilizados en un ambien-te de producción, y por tanto, en laparte administrativa de los serviciosweb, es necesario tener en cuenta:

1. aspectos relacionados con el des-empeño y la disponibilidad del sis-tema (características operativas)

2. aspectos relacionados con la con-fiabilidad y el control de acceso alsistema (características de segu-ridad)

3) aspectos relacionados con los be-neficios logrados a través del usodel sistema (características de ne-gocio).

CONCLUSIONESLos servicios web son una realidaddentro de las aplicaciones disponiblespara su uso dentro de una empresa opara la interacción entre diferentesunidades de negocios, y su evoluciónse debe al uso de estándares muy biendefinidos como XML, WSDL, SOAPy UDDI, pero es importante tener encuenta que no sólo se trata de “tener”

servicios web que faciliten la distri-bución de procesos y la integración deinformación, sino que es necesariomonitorear y controlar cuidadosa-mente su funcionamiento, para lograrlos beneficios deseados.

Para la puesta a punto de los servi-cios web en una empresa, es necesa-rio afinar parámetros relacionadoscon:

a) Lógica del negocio: refinar el có-digo para eliminar condiciones deerror inesperadas.

b) Granularidad: definir cómo serála interacción con el servicio web,si utilizando un esquema solicitudrespuesta o mediante paso demensajes.

c) Acoplamiento: si se diseña el ser-vicio como un servicio síncrono, elacoplamiento es más sencillo, peroimplica una interacción de tipobloqueante entre el consumidor yel servicio web. Si se diseña conun esquema asíncrono, se dismi-nuye la confiabilidad del sistema,pero se evitan las operaciones blo-queantes.

d) Interoperabilidad: el servicio webdebe manejar los estándares delmercado para garantizar el inter-cambio de mensajes con otros ser-vicios.

BIBLIOGRAFÍA1. Introduction to web services.

Rogue Wave Software. http://www.roguewave.com. (2004)

2. Web services: A practical intro-duction to SOAP web services.

Systinet Coorp. (2003)


3. Turning software into a service.

http://computer.org. (Octubre2003)

4. Practical considerations for im-plementing web services. Therole of web services management.AmberPoint (Octubre 2003)

5. The pervasiveness of web services.

http://www.mercuryinteractive.com(2003)

6. Web services are real.

Oracle magazine (marzo/Abril2002)

CURRÍCULOLiliana M. Arboleda C. Ingeniera

de Sistemas de la UniversidadIcesi. Especialista en Direcciónestratégica en Tecnologías de laInformación y las Comunica-ciones de la Universidad Poli-técnica de Madrid. Se desem-peñó como analista de sistemasen Carpak S.A. y actualmentees profesora-investigadora deldepartamento de Redes y Co-municaciones de la Universi-dad Icesi, en campos relaciona-dos con protocolos de telecomu-nicaciones, servicios de red, sis-temas distribuidos y programa-ción orientada a objetos.


ABSTRACTIt is common to associate almost au-tomatically the technological changewith the social change under the stu-dies of technology, that is, technologi-cal determinism. In contrast, it is thethought that the people in the societyare the ones who determin the roadto be taken of a technology. The latteris consider the social construction ofthe technology. To observe these pola-rized positions and its posibles inter-medias solutions to study the relatio-nship among technology, society andhistory it is the aim of this article toopen a discussion of this type amongthe researches of technology.

KEY WORDSTechnological determinism, socialconstruction of technology, techno-

logical innovations, no specified ex-planations, soft determinism, ideo-logy

RESUMENEn una síntesis de la reflexión actualque se adelanta dentro del campo delas ciencias sociales, especialmenteentre sociólogos e historiadores de latecnología, en torno a las relacionesentre la tecnología y la sociedad, semuestran en el artículo el debate ylos términos en que se ha enfrascadola polémica (determinismo tecnológi-co versus construcción social de latecnología). Dichos postulados sonsometidos a una revisión crítica queda cuenta de sus limitaciones, inclu-yendo los nuevos desarrollos de esasperspectivas, que han sugerido laidea de un «determinismo blando».

El debate sobre el determinismotecnológico: de impacto a influencia mutua

Luis Alfonso Chá[email protected]



Esos mismos términos se examinandesde el ángulo de su precisión se-mántica: tanto la noción de determi-nismo (y la variante de determinis-mo blando) como la de tecnología.Asimismo, se muestran otras vías dela reflexión apuntando hacia el carác-ter bidireccional de las relacionesentre la tecnología y la sociedad y elconcepto de «impulso tecnológico».

Al final se destaca el estudio arqueo-lógico del concepto tecnología ligado

a las representaciones del progreso ensu versión optimista y la del posmo-dernismo en su versión fatalista.

PALABRAS CLAVESDeterminismo tecnológico, construc-ción social de la tecnología, impulsotecnológico, explicaciones no deter-ministas, determinismo blando,ideología del progreso, fatalismo pos-moderno.

Clasificación Colciencias: B


INTRODUCCIÓNConsiderar la técnica o la tecnologíacomo factor de cambio social ha lle-vado a un debate acerca de qué es loque determina a qué: la tecnología ala sociedad o la sociedad a la tecnolo-gía. Muchos teóricos han sugeridoque esta es una forma incorrecta deplantear el problema, pero el debateha seguido. Los que defienden la in-fluencia de la tecnología en la socie-dad hablan de impacto, como si latecnología impactase a la sociedaddesde afuera, como si se tratase deun meteorito, en fin, como si la tec-nología existiese por fuera de la so-ciedad. Este es el punto de partidapara el determinismo tecnológico, decuyos laberintos es difícil escaparcuando la tecnología se impone condiscursos que generan fascinación yse retroalimentan de las representa-ciones materiales del progreso. Detodas las tecnologías existentes se hahablado de impacto social, en parti-cular, desde los inventos claves parala industrialización como la máqui-na de vapor, el telar mecánico y lue-go el ferrocarril. Los ludditas llega-ron a destruir máquinas al conside-rarlas fuente de desempleo y pobre-za; la literatura y el cine de cienciaficción han continuado alimentandoesas representaciones fatalistas. Alaparecer las nuevas tecnologías deinformación y comunicación, tanto lasasociaciones optimistas de los arte-factos con la idea de progreso comolas consideraciones fatalistas hanresurgido. Y no es fácil escapar a ello.La tendencia contraria al determinis-mo tecnológico es precisamente aque-lla que postula una consideración so-cial de la tecnología. Ya no se hablade efectos o impactos de determina-das tecnologías sino de elaboraciones

y construcciones sociales, las tecno-logías son cristalizaciones de relacio-nes sociales y por tanto, no existennecesariamente determinaciones sinoprocesos de construcción social de lastecnologías. En las ciencias socialesse ha asociado la obra de Karl Marxal determinismo tecnológico por con-siderar la maquinaria dentro de losmedios de producción y la base eco-nómica y el peso de ésta en las rela-ciones sociales y la organización dela sociedad en clases. Gran parte deesta interpretación depende de aspec-tos puntuales que los historiadores dela tecnología han observado minucio-samente, como se observa a continua-ción. Asimismo, ya más en relacióncon las tecnologías de la informacióny la comunicación, el determinismotecnológico se ha asociado a autorescomo Harold Innis, Marshal Mc Lu-han y la escuela canadiense al consi-derar las tecnologías de los medios decomunicación como determinantes deformas de percepción y sensibilidaden la historia humana, de acuerdo conlo cual habríamos superado la era dela escritura con los medios audiovi-suales y estaríamos asistiendo a laera de la imagen. Autores comoWiebe Bijker y Trevor Pynch han de-fendido la idea de que la tecnologíahace parte de las relaciones socialesy en múltiples estudios han mostra-do cómo la tecnología es una construc-ción social. Algunos han llegado aobjetar que no todo es relación social,ironizando con expresiones como¿construcción social de qué?

Lo cierto es que un buen balance deldebate lleva a concluir que tecnolo-gía y sociedad no son categorías ex-cluyentes, que hay influjos bidireccio-nales y que en algunos casos se pue-den mostrar incidencias sociales de


la tecnología, no necesariamenteimpactos o efectos, y, por otro lado,también puede demostrarse que losusos sociales han terminado deter-minando la misma dirección de latecnología.

En este acápite se presenta una sín-tesis del debate, con base en brevesaportes de los investigadores de latecnología en general, mostrandocómo se ha ido superando la discu-sión bizantina de determinismo tec-nológico y construcción social, los con-ceptos intermedios que se han pro-puesto, la determinación de los enfo-ques, la reelaboración del mismo con-cepto de tecnología y el influjo de losdiscursos optimistas del progreso ylos discursos posmodernos fatalistas.

1. LA FUENTE DEL DEBATEAunque seguramente pueden encon-trarse múltiples fuentes para el de-bate sobre el determinismo tecnoló-gico, los historiadores de la tecnolo-gía coinciden en la obra de Karl Marxcomo la inspiradora de las más en-contradas interpretaciones históricasy sociológicas respecto al papel de latecnología como factor de cambio so-cial. Desde su obra cumbre El capi-tal y particularmente el capítulo «Ma-quinaria y gran industria» hastaobras como La ideología alemana, Lamiseria de la filosofía y La introduc-ción a la crítica de la economía polí-tica suelen ser citadas para corrobo-rar o sustentar tesis a favor o en con-tra del determinismo tecnológico.1

Pasado el tiempo el debate se redi-mensiona y se puede obtener claridadsobre el consenso y la coincidencia demiradas sobre la obra de Marx. En-tre algunos de los elementos de estaconvergencia de perspectivas se pue-den señalar, de manera introducto-ria, el hecho de que Marx nunca uti-lizó el término tecnología y más biense refirió a maquinaria, medios ma-teriales de producción e industria;todos ellos asociados con lo que hoyse entiende por tecnología. Un segun-do elemento a señalar se refiere altratamiento fragmentario y asiste-mático dado al influjo social de la tec-nología existente en la obra de Marx.Para muchos, lo que ha hecho carre-ra es la interpretación de ciertos pa-sajes de la obra de Marx como aforis-mos, muy expresivos pero no desarro-llados sistemáticamente en un plan-teamiento. En consonancia con ello,un extracto de La miseria de la filo-sofía puede tomarse como el factordetonante del debate: «El molinomanual trae la sociedad feudal; elmolino de vapor, la sociedad capita-lista industrial».2

1.1. El motor de la historia«Si partimos del supuesto de que elmolino manual «trae» el feudalismoy el molino de vapor el capitalismo,este supuesto sitúa el cambio tecno-lógico en la posición de principal mo-tor de la historia social». Con estaexpresión, Robert L. Heilbroner3 aco-ge el aforismo de Marx como una te-sis que privilegia el cambio tecnoló-

1. Véase de Marx, Karl. Maquinaria y gran industria. En: El capital. Crítica de la economía política. Méxi-co, FCE, 1977. pp. 302-424.

2. Marx, Karl. La miseria de la filosofía. Navarra, Folio, 1999.3. Heilbroner, Robert L.¿Son las máquinas el motor de la historia? En: Smith, Merrit Roe, Marx, Leo. (Eds)

Historia y determinismo tecnológico. Madrid, Alianza, 1996. p. 70.


gico en la historia hasta el punto deconsiderarlo su propulsor, su motor.A partir de allí, Heilbroner expone losproblemas claves que le permitiránafirmar la veracidad del determinis-mo tecnológico, en primer lugar, porqué la tecnología evoluciona siguien-do la secuencia en que lo hace, y, pos-teriormente, cómo afecta el modo deproducción a la superestructura derelaciones sociales.4 Las respuestas atales interrogantes se convierten enargumentos contundentes para losque aporta pruebas sugerentes.

En relación con el primer problema,Heilbroner desarrolla la afirmaciónsegún la cual desde el punto de vistatecnológico existe una secuencia dedesarrollo que permite hablar de evo-lución, es decir, puede encontrarseuna lógica de desarrollo evolutivo enel tiempo al mirar la sucesión de in-novaciones tecnológicas. Señalandosu conocimiento consciente de la di-ferencia entre invención e innovación,en sus propios términos «...no hagocaso omiso de la diferencia entre eldescubrimiento de una máquina y suaplicación como tecnología»,5 presen-ta tres pruebas sugerentes de dichaevolución de la tecnología: la simul-taneidad de la invención, la ausenciade saltos tecnológicos y el carácterpredecible de la tecnología. La prime-ra prueba se refiere a que los descu-brimientos no se dan por sorpresa ode manera aleatoria, sino dentro deuna frontera del conocimiento dado,y siguiendo un rumbo secuencial. Lasegunda prueba, la ausencia de sal-tos tecnológicos, remite a una mira-

da retrospectiva, en la que se descu-bre «un perfil uniforme y continuo»,es decir, la secuencia se hace eviden-te en el mediano y largo plazos. Latercera prueba hace referencia al ca-rácter predecible de la tecnología, alhecho de que hacia el futuro puedeintuirse con alta posibilidad de acier-to los desarrollos evolutivos de la tec-nología.6

El segundo problema tiene que vercon el cambio social. Existe una in-fluencia social de la tecnología y asílo expresa Heilbroner: «...podemosafirmar realmente que la tecnologíade una sociedad impone una deter-minada pauta de relaciones socialesa esa sociedad».7 De dicha influenciase pueden corroborar al menos dostipos, sobre la composición de manode trabajo y sobre la organización je-rárquica del trabajo. El primer tipode influencia se explica por la deter-minación que impone la tecnologíasobre la composición de la mano detrabajo. Cada tecnología crea requi-sitos para una mano de obra especí-fica y apropiada, así la maquinariaindustrial ha creado la necesidad delobrero y sus requisitos de operariosemicalificado. La influencia sobre laorganización jerárquica del trabajo seentiende si se mira cómo de la divi-sión del trabajo resulta la necesidadde más jerarquías de coordinación ysupervisión, que se hacen más com-plejas en la medida en que aumentela división del trabajo. Estas influen-cias resultan evidentes, pero lo queno aparece tan claro son las influen-cias sobre otros factores sociales. Para

4. Véase Ibíd. pp. 70-71.5. .bíd. p. 716. Véase Ibíd. pp. 71-74.7. Ibíd. p. 75.


estos casos, la influencia unilateralde la tecnología no se sostiene y seprecisa hablar de influencia mutua obidireccional, en otros términos, lamaquinaria refleja y moldea relacio-nes sociales.8

En dirección de la influencia bidirec-cional, Heilbroner destaca los condi-cionamientos sociales de la tecnolo-gía. En primer lugar, el progreso tec-nológico es en sí mismo una activi-dad social, prueba de ello es el hechode que el descubrimiento, la inven-ción y la innovación se presentan másen unas sociedades que en otras. Enotro sentido, el rumbo tecnológico essensible al rumbo social dado que lapolítica social influye en la promocióny avance de la innovación tecnológi-ca, es decir, esta última depende deincentivos sociales. De otra parte, elcambio tecnológico debe ser compati-ble con las condiciones sociales exis-tentes, por ejemplo, no resultaríaaconsejable una técnica de produc-ción en serie en una sociedad que notuviera mercado de masas.9

Tras mostrar esta influencia bidirec-cional entre tecnología y sociedad,Heilbroner opta por devolver a la tec-nología una influencia considerable,susceptible de ser estudiada y expli-citada, sobre todo por su importan-cia para entender la lógica del capi-talismo. En términos precisos, el ca-pitalismo ha constituido un enormeestímulo para el avance de la tecno-logía dados los criterios de producti-vidad que orientan la innovación tec-nológica, pero, asimismo, el sistema

de mercado le ha dado a la tecnologíaun aspecto «automático»: «...tanto laaparición de la tecnología como suproliferación asumieron los atributosde una «fuerza» difusa e impersonalque influía en la vida social y econó-mica, debido sobre todo a que la ideo-logía del laissez faire vigente impe-día el control político necesario paraamortiguar sus consecuencias nega-tivas».10

En el mismo sentido, la aparición yconsolidación de la ciencia le ha dadoun impulso a la tecnología, sobre todoa partir de la segunda mitad del si-glo XIX, y a partir de allí, ha cobradouna fuerza imperiosa, a tal punto quetodo parece estar determinado poruna fuerza autónoma y misteriosaque cobra realidad cuando se le se-ñala como causa o motor de la vidamoderna, en una palabra, se imponede manera determinante, como deter-minismo tecnológico:

«El determinismo tecnológico es,pues, especialmente un problema deuna determinada época histórica-concretamente la de alto capitalis-mo y bajo socialismo- en la que se handesatado las fuerzas del cambio téc-nico, pero en la que aún son rudimen-tarias las agencias para controlar yorientar la tecnología».11

1.2. Determinismo blandoEn un ensayo reciente, Robert Heil-broner12 reconsidera su noción de de-terminismo tecnológico con el inten-to de lograr una reducción sistemáti-ca explicativa a «la complejidad de la

8. Véase Ibíd. p.77.9. Véase Heilbroner, Ibíd. pp. 78-79.10. Ibíd. p. 80.11. Ibíd. p. 81.12. Véase Heilbroner, Robert L. Reconsideración del determinismo tecnológico. En: Smith y Marx, op. cit. Pp.

83-94.


causa en la simplificación del efecto»,es decir, pasar de afirmar que lasmáquinas son el motor de la historiaa mostrar cómo o de qué modo lo son,a hacer evidente su influencia de talmanera que permita hacer generali-zaciones.

El primer argumento que utiliza Heil-broner para mostrar cómo la tecnolo-gía determina a la sociedad lo encuen-tra en la economía. En el capitalismoprevalece una actitud que orienta laconducta de los agentes sociales y esel modo de pensar adquisitivo, lo quelos economistas denominan principiode maximización. En la sociedad demercado todo es valor de cambio, laracionalidad costo-beneficio involucratodas las actividades. Las innovacio-nes tecnológicas se ofertan al merca-do y, por tanto, se orientan por el cri-terio de maximización llámese efica-cia, progreso técnico o saldo favora-ble de la relación costo-beneficio. Estedeterminismo económico del capita-lismo constituye la mediación con quela tecnología influye socialmente y asílo expresa Heilbroner: «Por lo tanto,el campo de fuerzas de la maximiza-ción nos permite elucidar la maneraen que las máquinas son el motor dela historia mostrando el mecanismomediador por el que los cambios dela tecnología influyen en la organiza-ción del orden social».13

La influencia mediada de tecnologíaa través del principio de maximiza-ción en el capitalismo explica la lógi-ca mediante la cual la tecnología seimpone y adquiere un halo determi-nista, pero esto no niega que en so-ciedades precapitalistas no se pueda

descubrir dicha influencia. Hay in-fluencias importantes en períodoshistóricos del pasado, pero en ellas latecnología no tiene la contundenciaque sí le aporta la lógica de ser unvalor de cambio y estar orientado porla maximización de la ganancia, pro-pias del capitalismo. En sociedadesprecapitalistas, si hay influencia éstano está mediada por la conducta eco-nómica. Ahora bien, el predominio delprincipio de maximización en la con-ducta económica propia del capitalis-mo no excluye un margen de indeter-minación, es decir, las regularidadesde la conducta no anulan motivacio-nes diferentes a la maximización,pero, de hecho, las subsume: «El de-terminismo tecnológico pasa entoncesa postular que el modo de pensar ad-quisitivo es un motivo regular y fia-ble, al menos en sociedades coordina-das por el mercado».14

Desde la perspectiva de una influen-cia de la tecnología mediada por laconducta económica, Heilbroner rela-tiviza dicha influencia y afirma lapresencia de niveles o grados de de-terminismo. No se habla, entonces, deinfluencia de la maquinaria por suscaracterísticas físicas como artefac-tos de producción en serie. La influen-cia «se encuentra en la traducción delas consecuencias técnicas de la pro-ducción en serie en los estímulos eco-nómicos, formados por las grandesvariaciones del coste por unidad deproducción, traducción que hace vi-sible el campo de las fuerzas de lamaximización al que está expuesta laactividad en la esfera del mercado delcapitalismo».15

13. Ibíd. p. 89.14. Ibíd. p. 90.15. Ibíd. p. 91.


En este sentido, esta determinaciónmediada sigue siendo deterministapero en otro grado. La especificidadde éste se ilustra de manera compa-rativa: maquinaria introducida ensociedades diferentes no produce elmismo resultado, razón que permiteafirmar que no hay determinismo fí-sico de las máquinas, sólo hay deter-minismo dada la mediación de la ló-gica del capital: «...la tecnología es elsirviente, no el amo, de su correspon-diente sistema de directrices sociopo-líticas».16 El caso más palpable es laindustrialización soviética cuyos re-sultados hubieran sido otros de estarmediada por los principios de maxi-mización de la producción en serie delcapitalismo.

Pero, aun así, el carácter de regula-ridad que aporta el principio de maxi-mización a la explicación determinis-ta no constituye una ley. Existe unmargen de indeterminación, en cuyocaso, algunos elementos hacen laxo oblando dicho determinismo, y entreesos elementos «blandos» pueden con-tarse tanto elementos volitivos comolos gajes de la propia maximización.En el primer caso, se trata de deci-siones políticas, actitudes sociales,novedades, modas culturales, y encuanto a los gajes está la aversión alriesgo y juicios similares sobre lasexpectativas racionales.17 Heilbronerenfatiza su conclusión en una pers-pectiva comprensiva del determinis-mo blando: «En la medida en que laeconomía constituye la fuerza moti-vadora más poderosa y presente y la

única a la que puede atribuirse regu-laridades de conducta, me parece quela perspectiva del determinismo blan-do es la que nos permitirá con mayo-res posibilidades comprender los pro-cesos de la historia en los que esta-mos inmersos».18

2. CRITERIOS SEMÁNTICOSEl debate sobre determinismo tecno-lógico se enriquece con nuevos apor-tes, en esta oportunidad, provenien-tes de las tesis de Bruce Bimber.19 Suafirmación inicial se centra en el mis-mo concepto determinismo tecnológi-co ya que, en términos semánticos,dicho término resulta confuso. Paraello, Bimber somete a dicho términoa dos pruebas semánticas: el deter-minismo tecnológico debe ser nomi-nalmente determinista y nominal-mente tecnológico. En el primer casoello supone retomar qué significa de-terminismo y la respuesta está en queesto sucede cuando leyes, condicionesfísicas o biológicas determinan la his-toria. En este sentido, la voluntad delhombre o la acción humana en la con-figuración de la historia tendríanpoca relevancia. De otro lado, nomi-nalmente tecnológico significa que latecnología incide en los acontecimien-tos que determinan el futuro. En sín-tesis, para que pueda hablarse clara-mente de determinismo tecnológico,el término debe cumplir esas dos con-diciones o criterios.20

En esta perspectiva semántica, lastesis de determinismo blando de Heil-broner no pasan la prueba como de-

16. Ibíd. p. 96.17. Véase Ibíd. p. 94.18. Ibíd. p. 94.19. Al respecto véase de Bimber, Bruce. Tres caras del determinismo tecnológico. En: Smith y Marx, op. cit.

pp.95-116.20. Véase Ibíd. pp. 102-103.


terministas, ya que los elementosblandos, volitivos o propios de la con-ducta económica de maximizaciónson, finalmente, acciones humanas y,por tanto, no tecnológicas.

En dicha indagación semántica, Bim-ber se interroga sobre el significadode tecnología. La primera asociacióncon este término radica en la identi-ficación de la tecnología con artefac-tos, posteriormente se hace inclusivoe involucra procesos, conocimientosy sistemas de organización y control.Esta definición inclusiva de tecnolo-gía resulta útil en algunos contextospero perjudicial cuando se habla dedeterminismo tecnológico, dado que«algunos factores como los conoci-mientos y las formas de organizaciónsocial son importantes rasgos distin-tivos de las sociedades, tratarlas comorasgos de la tecnología es mezclar lascausas con los efectos».21

En este sentido, resulta mejor devol-ver al concepto de tecnología su sig-nificado de artefacto físico, máquinasy elementos materiales, aspectos queen principio no son sociales y cum-plen el requisito excluyente de seruna categoría, para poder ver las re-laciones tecnología y sociedad queestán en el fondo del concepto deter-minismo tecnológico, pues, de otramanera, dichas relaciones se volve-rían indistinguibles y con esto «..sellega a la conclusión de que el cam-bio social depende, en parte, de fac-tores sociales».22 Sobra decirlo, de talmanera no habría determinación dela tecnología sobre la sociedad.

2.1. El determinismo tecnológicocomo explicación nomológica.Entre las múltiples perspectivas a lasque puede asociarse con determinis-mo tecnológico, Bimber distinguetres: la explicación nomológica, laexplicación normativa y la explica-ción por las consecuencias imprevis-tas. La explicación nomológica, deacuerdo con lo planteado en las con-sideraciones semánticas, atribuye ala tecnología un carácter de regulari-dades asimilables a leyes, que deter-minan la sociedad. G. A. Cohen, Ri-chard Miller y Robert Heilbroner co-inciden en esta visión de la tecnolo-gía, tras interpretar de manera de-terminista la obra de Marx. ParaCohen, la maquinaria ejerce una in-fluencia causal; para Miller, las es-tructuras se adaptan al cambio tec-nológico. En el primer ensayo de Heil-broner, Son las máquinas el motor dela historia, hay planteamientos simi-lares, como ya se ha mostrado.

Por ser los tres autores menciona-dos intérpretes de la obra de Marx,conviene retomar la fuente del de-bate. Bimber examina el materialis-mo histórico de Marx y le plantea untest de dos condiciones que debecumplir para que las interpretacio-nes deterministas resulten ciertas:el cambio social debe ser determina-do causalmente por fenómenos o le-yes anteriores y, como segundo cri-terio, «...que la lógica de estas leyesdependa necesariamente de caracte-rísticas de la tecnología o que éstossean su vehículo».23

21. Ibíd. pp. 103-104.22. Ibíd. p. 104.23. Bimber, op. cit. p. 106.


A partir de esto, surgen varios pro-blemas de interpretación, entre ellos,si el determinismo tecnológico devie-nen de un determinismo económico yel lugar que ocupa la tecnología enlas tesis de Marx. Algunas interpre-taciones de Marx conducen al deter-minismo económico dado el énfasispuesto en la infraestructura económi-ca como determinista de la base so-cial y la superestructura política ycultural. A diferencia del determinis-mo tecnológico, en este determinismopesan más los recursos naturales, laorganización económica, el trabajoproductivo y la lógica del valor decambio, no solamente los medios deproducción, entre los que se incluiríala tecnología. Apoyado en múltiplescríticas de este enfoque, Bimber re-futa las interpretaciones que ven de-terminismo económico en Marx yaque el poder de clase o las decisionespolíticas pueden cambiar el curso deldesarrollo social.24

Respecto del lugar que ocupa la tec-nología en las fuerzas productivas, serequiere una revisión de los concep-tos claves en la obra de Marx. En Elcapital se mencionan como fuerzasproductivas la actividad de las per-sonas, los sujetos de trabajo y los ins-trumentos de trabajo. En términosmás claros, las fuerzas productivasinvolucran medios de producción yfuerza de trabajo. En esta última seincluyen las facultades humanas pre-sentes en el esfuerzo productivo: fuer-za, conocimientos, inventiva, etc.Entre los medios de producción, las

materias primas, los espacios y losinstrumentos. La tecnología se inclui-ría en estos últimos como maquina-ria.25 Desde la perspectiva determi-nista, esta última sería autónoma eindependiente de los procesos socia-les, pero Bimber subraya todo lo con-trario. La introducción de la maqui-naria depende de procesos socialesprevios, de la organización social, laespecialización y la acumulación dela riqueza.26 El adjetivo que Marx daa la tecnología no es el de autónomasino instrumental, la tecnología es uninstrumento usado estratégicamentepor un agente social: «Este uso ins-trumental por parte de la burguesíapara sus propios fines hace que latecnología sea importante en la fasecapitalista de la historia. La propiatecnología no causa la lucha de cla-ses resultante ni la necesita».27

Tras este balance, las interpretacio-nes de la obra de Marx no satisfacenlos criterios que permitirían hablarde determinismo tecnológico. El cam-bio tecnológico no es necesariamenteel factor principal en el capitalismo,la tecnología es más un factor instru-mental en la economía capitalista yresultan más importantes factoresasociados con el trabajo: división deltrabajo, jornada laboral y alienación.La tecnología resulta importante «de-bido a la manera en que facilita elaumento del proceso de acumulaciónde capital que ya tiene lugar».28 Esmás, un ejemplo de su escaso peso sepuede ver al hacer pruebas de refe-rencia empírica a afirmaciones deter-

24. Véase Ibíd. pp.107-108.25. Véase Marx, Karl. Maquinaria y gran industria. En: El capital. op. cit.26. Véase Bimber, op. cit. pp. 111.27. Ibíd.28. Ibíd. p. 114.


ministas como la disminución de lajornada laboral resultante de la in-troducción de innovaciones tecnológi-cas. En realidad, el efecto de la auto-matización del proceso productivo hasido el alargamiento de la jornadalaboral, dado que los propietarios tra-tan de compensar el aumento deltiempo para aumentar aún más lacapacidad productiva. En resumidascuentas, el materialismo histórico nocumple los requisitos de una explica-ción nomológica determinista.

2.2. Otras explicaciones nodeterministasOtras perspectivas sobre la influen-cia de la tecnología en la sociedadmoderna suelen asociarse con posicio-nes de determinismo tecnológico. Lamás radical es la de Jacques Ellulpara quien la tecnología va más alláde la técnica y constituye la domina-ción de la vida por los criterios de lalógica y la eficiencia: «La eficiencia yla técnica como sustitutos de las nor-mas y juicios cargados de valor, con-ducen a la sociedad tecnológica».29 Lanoción de tecnología de Ellul aparecedotada de un inmenso poder de de-terminación hasta convertirse enfuente autónoma, sin embargo, ha-bría que recordar que la lógica y laeficiencia son procedimientos y valo-raciones humanos, y no hacen partedirecta de los artefactos tecnológi-cos.30

En un sentido similar, las tesis deautores como Jurgen Habermas y

Herbert Marcuse parecieran ser de-terministas, en el caso de Marcusecuando éste destaca la vida unidi-mensional del hombre contemporá-neo fruto de la racionalidad tecnoló-gica, y en el caso de Habermas, dadasu afirmación sobre la dependenciaexcesiva de criterios de eficiencia yproductividad en la vida modernacapitalista.31 Los argumentos de Ha-bermas son el reduccionismo éticoque funciona de manera independien-te de los contextos generales de laética y la política, una racionalidadinstrumental impulsada por el sub-sistema social de los tecnólogos y unasensación de aquiescencia total dadoque pareciera que la sociedad enteraasume como propios los criterios delos tecnólogos. Al respecto Bimbersubraya que la dependencia señala-da por Habermas es de normas, crea-ciones humanas, y no de la propiatecnología: «Habermas sugiere que latecnología puede considerarse autó-noma y determinista cuando las nor-mas mediante las cuales progresa seeliminan del discurso político y éticoy cuando los objetivos de la eficienciay la productividad se convierten ensustitutos de los debates sobre losmétodos, las alternativas, los mediosy los fines basados en valores».32

Tanto las orientaciones radicales deEllul, como las consideraciones deMarcuse y Habermas sobre la ideolo-gía y la racionalidad tecnológica sonexplicaciones no deterministas. Sesustentan en argumentos de normas,

29. Bimber, op. cit. p. 98.30. Véase Ellul, Jacques. El siglo XX y la técnica. Barcelona, Labor, 1960.31. Para ver el debate sobre la racionalidad tecnológica en autores como Weber, Marcuse y Habermas y su

contextualización a las nuevas tecnologías de la información y comunicación véase de Chávarro, LuisAlfonso. La racionalidad tecnológica o la lógica de la velocidad. Ponencia presentada en la I Jornadasobre las Humanidades en la Universidad, su presente y su futuro.Cali, Memorias CUAO, 2002.

32. Bimber, op. cit.


valores, en la disociación de la racio-nalidad instrumental respecto de laracionalidad normativa y por ello sepueden denominar explicaciones nor-mativas.

Otra perspectiva que puede dar lu-gar a determinismo tecnológico es laplanteada por Langdom Winner en suobra Tecnología autónoma. SegúnWinner,33 la tecnología parece haberdesarrollado mecanismos propios queescapan al control humano y generansensaciones de incertidumbre y ries-go. Bimber denomina esta perspecti-va como explicación por consecuen-cias imprevistas, ya que su funda-mento radica en la incapacidad deprever y controlar los resultados deldesarrollo tecnológico. Para ello acu-de al ejemplo de Winner sobre la con-taminación, resultado inesperado dela introducción y uso generalizado delautomóvil.34

3. EL IMPULSO TECNOLÓGICOEl debate sobre el determinismo tec-nológico se enriquece aún más con elensayo El impulso tecnológico de Tho-mas Hughes.35 Este autor propone unconcepto que zanje la polaridad en-tre determinismo tecnológico y cons-trucción social y dé cuenta de la rela-ción bidireccional entre tecnología ysociedad, es decir, que muestre cómoel desarrollo social configura y es con-figurado por la tecnología. Hughesdescarta la reducción del término tec-nología a artefactos físicos y prefierehablar de tecnología como sistemastecnológicos o sociotécnicos. Entre lo

social incluye instituciones, valores,grupos de intereses, clases sociales yfuerzas políticas y económicas, y acla-ra que en un sistema tecnológico estáinvolucrado tanto lo técnico como losocial. Allende estaría el entorno, elmundo situado fuera de los sistemastecnológicos «que los configura o esconfigurado por ellas».36

Su ensayo involucra los resultados desus trabajos empíricos sobre el siste-ma eléctrico Ebasco, al que conside-ra un tipo de sistema tecnológico, esdecir, un sistema social con un núcleotécnico.

3.1. Perspectiva deterministaAnalizar un sistema tecnológico comoel sistema eléctrico, en la perspecti-va determinista, implicaría mirarcambios sociales como resultado o fru-to de las innovaciones propias del sec-tor eléctrico. En este sentido, se ha-blaría de la transformación de la ca-lle por la iluminación nocturna, de loscambios del hogar por la luz domés-tica y el uso de electrodomésticos. Lomismo en la empresa, cambios indi-viduales por el uso de motores eléc-tricos, o en la ciudad y el campo, porlos tendidos de las redes eléctricas.Los cambios atribuidos al sistemaeléctrico se suelen denominar reorga-nización fordista de la fábrica, la so-ciedad del ocio nocturno, la indepen-dencia de la mujer y su reducción deltrabajo doméstico, etc.37 Ante esto,¿cabe admitir que las transformacio-nes mencionadas son resultado delimpacto de la energía eléctrica? Ad-

33. Véase Winner, Langdom. Tecnología autónoma. Barcelona, Gustavo Gili, 1979.34. Véase Bimber, op. cit. p. 101.35. Hughes, Thomas P. El impulso tecnológico. En: Smith y Marx, op. cit. pp. 117-130.36. Véase Ibíd. p. 122.37. Véase Ibíd. p. 122.


mitirlo sería adoptar una perspecti-va determinista.

3.2. La perspectiva de la construcciónsocial y el marco tecnológicoUna orientación contraria a la pers-pectiva determinista la han desarro-llado Wiebe Bijker y Trevor Pinch, yla denominan construcción social.Esta supone que las fuerzas socialesy culturales determinan el cambiotécnico. En un trabajo bastante es-pecializado, Bijker desarrolla el con-cepto marco tecnológico para fun-damentar la visión de la construcciónsocial.38 Este concepto se centra en lossignificados que los grupos socialesatribuyen a un artefacto y la gramá-tica que se desarrolla alrededor dedicho artefacto, y puede utilizarsepara explicar cómo el ambiente socialestructura el diseño de un artefacto.El ejemplo utilizado por Bijker es labicicleta, artefacto cuyo diseño finaldependió de las prácticas de uso desus posibles consumidores, los jóve-nes, y en ese sentido, se desarrolló labicicleta resistente «para machos», adiferencia de la «máquina insegura»,determinada por los consumidoresmujeres y ancianos.39

La fuerte convicción que se deriva delos trabajos de los constructivistassociales es puesta en duda por Hug-hes, para el caso del sistema eléctri-co Ebasco. Según él, los constructi-vistas explicarían el desarrollo de lasempresas eléctricas por factores ex-ternos, fuerzas económicas, regla-mentaciones municipales, los preciosde propiedad inmobiliaria urbana.

Como efecto de estas fuerzas socia-les, el sector eléctrico tendría quehaberse desplazado de los centrosurbanos y desarrollado sistemas deinterconexión flexibles, en esencia, elsector eléctrico estaría determinadopor lo social. Hughes admite que ellopuede ser cierto pero sólo parcialmen-te, y para ello acude a un conceptointermedio: el impulso tecnológico.

3.3. Perspectiva sistémicadel impulso tecnológicoHabiendo advertido que el impulsotecnológico trata de mostrar cómo latecnología configura la sociedad y, asu vez, es configurada por ésta, y queel sistema tecnológico involucra losocial con un núcleo técnico, Hughesmuestra, en consonancia, que el sis-tema eléctrico Ebasco configuró lasociedad y fue configurado por ella.Lo que marca la diferencia es un in-dicador clave, el tiempo: a menortiempo, mayor determinación delmedio social sobre el sistema tecno-lógico, a mayor tiempo, el sistematecnológico determina el medio social:«A medida que el sistema de Ebascofue siendo mayor y más complejo y,por tanto, cobrando impulso, el siste-ma fue siendo cada vez menos confi-gurado por su entorno y convirtién-dose en el elemento que más configu-raba el entorno».40

En definitiva, ¿qué es el impulso tec-nológico? Es la durabilidad y la pro-pensión al crecimiento que aporta elsistema tecnológico. El crecimiento,resultado de la maduración en eltiempo, muestra que los sistemas, a

38. Véase Bijker, Wiebe. La construcción social de la baquelita. Hacia una teoría de la invención. En: LópezCerezo, José A. Et al. Ciencia, tecnología y sociedad. Barcelona, Ariel, 1997.pp.101-129.

39. Véase Bijker, op. cit. pp. 114-115.40. Hughes, Op.cit. p. 124.


medida que son mayores y desarro-llan complejidad, tienden a configu-rar la sociedad y a ser menos confi-gurados por ella. Aciertan los cons-tructivistas sociales cuando el siste-ma tecnológico es pequeño y recien-te, éste será determinado por la so-ciedad; también aciertan los determi-nistas, cuando un sistema tecnológi-co es enorme y complejo, éste deter-mina a la sociedad. El concepto im-pulso tecnológico aporta un elemen-to muy importante para la compren-sión de la historia de la tecnología enla perspectiva de los grandes siste-mas.41

4. EL DETERMINISMODETERMINADO POR EL ENFOQUEOtro aporte de gran importancia so-bre el debate referente al determinis-mo tecnológico es el de Thomas Misa42

y radica fundamentalmente en el tipode enfoque. De acuerdo con las pers-pectivas que se adoptan para inves-tigar la influencia de la tecnología enla sociedad, se está expuesto a serdeterminista o no y, por el contrario,si se adopta la perspectiva micro eldeterminismo desaparece. Misa pre-tende superar los límites de los dosenfoques en aras de no renunciar ala inteligibilidad de los procesos: «Ladicotomía micro/macro ha servido, deuna manera casi invisible, para pre-sentar de una forma sesgada las in-terpretaciones que han hecho los his-toriadores de muchos períodos signi-ficativos».43

4.1. El enfoque macroLas miradas estructurales globales ya largo plazo constituyen el enfoquemacro. En estas visiones de conjuntolos cúmulos de detalles se desvane-cen para mostrar un perfil definidode los eventos, los agentes y los fac-tores de cambio. En este sentido, elenfoque macro no depende sólo deltamaño de la unidad de análisis, losactores involucrados como agentesparecen más racionales44 y las rela-ciones que dan lugar a los factoresparecen articularse mejor. El lentetelescópico induce a hacer inferenciasdeterministas y un ejemplo de elloestá en el mismo Marx. Cuando haceafirmaciones gruesas en los aforismosde La miseria de la filosofía resultadeterminista, la maquinaria se vuel-ve factor de transformación, pero enel análisis micro de otras obras lamaquinaria deviene en transforma-dora por el uso instrumental de unosagentes o actores específicos, es de-cir, no lleva necesariamente al deter-minismo tecnológico. De acuerdo conesto, Misa se refiere a la interpreta-ción determinista que hace Heilbro-ner de la obra de Marx: «Las máqui-nas son el motor de la historia cuan-do los analistas adoptan perspectivasmacro, mientras que los procesos his-tóricos son el motor de las máquinassiempre que los analistas adoptenperspectivas micro y despojen a lasmáquinas de su capacidad para apa-recer como la causa del cambio so-cial».45

41. Véase Ibid. pp. 127-129.42. Véase Misa, Thomas J. Rescatar el cambio sociotécnico del determinismo tecnológico. En Smith y Marx,

op. cit. pp. 131-157.43. Ibíd. 137.44. Véase Ibíd. p. 134-235.45. Ibíd. p. 140.


4.2. El enfoque microLa perspectiva micro, más utilizadapor los historiadores sociales, tiendea favorecer la continuidad sobre elcambio. Como en una pintura punti-llista, la mirada precisa y cercanareúne datos pero no aparecen claroslos perfiles de los agentes, sus accio-nes involucran lo racional y lo afecti-vo. Estos perfiles sólo se intuirán altomar distancia y aventurar una mi-rada de conjunto. Ante la multiplici-dad de datos, esa sensación de difi-cultad para hacer mínimas generali-zaciones y propia de los estudios mi-cro lleva a eludir afirmaciones grue-sas y más cuando tienen que ver coninfluencias desestructurantes ytransformadoras. Esta actitud resul-tante de los estudios especializadoses saludable en muchos casos ya quelos cambios no se dan tan frecuente-mente en la historia, pero puede con-ducir a una renuncia cómoda a la in-teligibilidad y a la necesidad de com-prensión: «La precisión y la veraci-dad no aumentan necesariamenteconforme disminuye la escala. Lasgrandes verdades y pautas puedenser tan precisas como las pequeñasobservaciones y verdades».46

4.3. El enfoque mezoPara zanjar la dicotomía entre lomacro y lo micro, Misas propone unnivel intermedio, el enfoque mezo. Siel enfoque micro privilegia los agen-tes y el enfoque macro la sociedad, elenfoque mezo debe abordar las insti-tuciones que «median entre los agen-tes y la sociedad», son instituciones

intermedias entre la empresa y elmercado o entre el individuo y el Es-tado.47 En el mismo sentido, el con-cepto de tecnología como maquinariase debe ampliar hasta abarcar lasredes sociotécnicas o grupos socialesvinculados a la tecnología y que pue-de incluir organizaciones de fabrican-tes, organismos encargados de fijarestándares, ingenieros, organismospúblicos, consultores, exportadores oimportadores, inversores, etc; todosellos portadores de una opinión pú-blica influyente, activadora o desac-tivadora del cambio, especialmente,en relación con costos, eficiencia yexpectativas de crecimiento.48 En sín-tesis, el nivel messo de Misa se cen-tra en redes sociotécnicas, y recuer-da el componente social del sistematecnológico de Hughes, pero, asimis-mo, logra el cometido de un conceptoque permite mayor comprensión quela dicotomía macro-micro: «En lamedida en que los individuos son par-te necesaria de las redes, decir que la«tecnología» es la causa del cambiosocial es decir en realidad que los in-dividuos son la causa del cambio so-cial a través de las redes sociotécni-cas que crean y mantienen. Explicar,comprender y gestionar estas redeses la tarea que tenemos ante noso-tros».49

5. ¿QUÉ ES LA TECNOLOGÍA?Hasta aquí se ha observado la varie-dad de orientaciones teóricas que con-vergen en la relación tecnología y so-ciedad y que pretenden indagar so-bre la posibilidad de hacer afirmacio-

46. William Mc Neill, citado en la nota 21 en Ibíd, p. 154.47. Véase Misa, op. cit. pp. 155-157.48. Véase Ibíd. pp. 155-15749. Ibíd. p. 157.


nes válidas sobre la veracidad deldeterminismo tecnológico, de la cons-trucción social o de matices bidirec-cionales. Asimismo, se han mostradolas diversas concepciones y transfor-maciones del significado de tecnolo-gía, de acuerdo con el enfoque teóri-co. Sobre esto último se puede enfa-tizar que de dicho debate resaltan lasdefiniciones de tecnología como ar-tefactos físicos o maquinaria,50 la detecnología como procesos, conoci-mientos y sistemas de organizacióny control51 y la tecnología como siste-ma52 o redes.53 Sin embargo, tras todoesto queda el interrogante sobre laconstrucción social del significado detecnología, cómo llegó el concepto asignificar lo que hoy se entiende porél. Responder este interrogante es elcometido de este acápite.

5.1. Orígenes y comienzosdel concepto tecnologíaTras realizar una pesquisa documen-tal por diferentes períodos de la his-toria acerca del término tecnología,Leo Marx54 refiere que dicho términose utilizó por primera vez hacia 1615con un significado asociado a discur-sos sobre las artes prácticas, tal comoconsta en el Oxford English Dictio-nary.55 La palabra se deriva del grie-go techné que significa arte y oficio.Transcurrido el siglo XVII el términotecnología apunta a discursos o tra-tados técnicos, sin embargo, hasta fi-nales del siglo XIX es raras veces uti-

lizado. En 1859 R.F. Burton lo usacomo equivalente de artes prácticascolectivas. Es necesario resaltar quepensadores influyentes como KarlMarx y Arnold Toynbee jamás utili-zaron el término. Marx utiliza el con-cepto maquinaria y Toynbee lo hacecon sistema fabril. Entre los pensa-dores sociales sería Thorstein Veblenel primero en emplear el concepto tec-nología hacia 1904.56

En el siglo XX, el término tecnologíase usa de manera corriente luego dela Segunda Guerra Mundial, y talvez, desde un poco antes, luego de laGran Depresión de 1929.57 Tras es-tas pistas, Leo Marx indaga sobre lasrazones históricas de la aparición deltérmino tecnología. Sus comienzosestán ligados con el auge de la ideade progreso, en un comienzo referen-tes, como ya se ha mostrado, a lasartes mecánicas. Ligadas a las repre-sentaciones sociales de hostilidad altrabajo manual, las artes mecánicasevocaban una asociación con lo sucioe impuro. Por ello, había que buscarun concepto abstracto y neutral apro-piado para mostrar los avances de lahistoria, es decir, un término en con-sonancia con los ideales del progre-so: «El término artes mecánicas evo-ca la imagen de hombres con las ma-nos sucias chapuceando con máqui-nas en los bancos de trabajo, mien-tras que la tecnología evoca imáge-nes de técnicos limpios, mirando fi-

50. Véase Bimber, op. cit. pp. 103-104.51. Véase Ibíd.52. Véase Hughes, op. cit. pp. 118-119.53. Véase Misa, pp. 155-157.54. Véase Marx, Leo. La idea de la «tecnología» y el pesimismo postmoderno. En: Smith y Marx, op. cit. pp.

253-273.55. Véase Ibíd. nota 12, p. 263.56. Véase Ibíd. p. 263.57. Véase Ibíd. p. 264.


jamente diales, paneles de instru-mentos o monitores de ordenador».58

De acuerdo con lo anterior, la tesis deLeo Marx se refiere al surgimiento deltérmino tecnología como una depura-ción de las asociaciones con el trabajomanual propias de las artes prácticas.En el primer siglo de la industrializa-ción proliferan discursos donde se atri-buye a las máquinas el cambio socialy algunos artefactos se convierten enla imagen de la época: la máquina devapor, la locomotora, el telégrafo. Tho-mas Carlyle es el primero en hablarde la «era de la maquinaria» en suensayo testimonial El signo de lostiempos.59

En la segunda mitad del siglo XIX seimponen grandes y complejos sistemastecnológicos como el ferrocarril, y lue-go, la electricidad y el teléfono, quedesvirtúan el uso del concepto «artesmecánicas» y facilitan el uso del tér-mino abstracto tecnología: «En la épo-ca en que se introdujo la energía eléc-trica y la química y en que estos enor-mes sistemas fueron sustituyendo alos artefactos discretos, a las herra-mientas simples o a algunos artilugioscomo forma material característica delas «artes mecánicas», este último tér-mino también fue sustituido por unanueva concepción: la «tecnología»».60

5.2. La tecnología en los discursosy la ideología del progresoUna de las asociaciones más frecuen-tes con el término tecnología es la idea

de progreso, hasta el grado de ser unarepresentación social en las mentali-dades colectivas. El origen de estarepresentación social hay que buscar-lo en los discursos que empezaron acircular a finales del siglo XVIII y du-rante todo el siglo XIX, de acuerdo conlo señalado por Merrit Roe Smith.61

La idea de progreso se sustenta enque la historia avanza hacia fases demayor desarrollo productivo y bien-estar y la causa de ese avance es laintroducción creciente de maquinariao tecnología. Como se observa, en laidea de progreso está implícito el de-terminismo tecnológico. La celebra-ción de la ciencia y la consideraciónde la tecnología como fuerza libera-dora hacen parte de la herencia inte-lectual de la Ilustración. La mismaEnciclopedia de Diderot, como lomuestra Leo Marx, «...es casi un ma-nual de tecnología, la mayoría de ellasde origen moderno».62

Los discursos del progreso empiezana circular en Europa, pero al llegar aEstados Unidos encuentran el terre-no más fértil hasta el punto de con-vertirse en ingrediente fundamentalde la cultura americana. Las fuentesintelectuales de estos discursos delprogreso en Estados Unidos están enla visión republicana de B. Frankliny T. Jefferson, y un poco más tarde,en la visión tecnocrática de A. Hamil-ton y T. Coxe.63 En la visión republi-cana, las tecnologías mecánicas im-plicaban satisfacción de las necesida-

58. Ibíd. p. 259.59. Véase Ibíd. p. 260.60. Ibíd. p. 261.61. Véase Smith, Merrit Roe. El determinismo tecnológico en la cultura de Estados Unidos. En: Smith y

Marx, op. cit. pp. 19-52.62. Marx, Leo. Op, cit. Nota 3 p. 256.63. Véase Smith, Merrit Roe. Op. cit. pp. 22-23.


des espirituales de los ciudadanos,mientras que en la visión de Coxe eldesarrollo tecnológico está ligado alestablecimiento de la ley y el ordenante la inestabilidad de la economíapolítica.64

En el siglo XIX se produce una enor-me oleada de socialización de la ideade progreso, impulsada por la acele-ración del ritmo del cambio técnicoexpresado en el uso generalizado delferrocarril, el barco de vapor, y mástarde, la telegrafía y la electricidad.Los principales difusores de los dis-cursos del progreso son los periodis-tas, los oradores populares y los polí-ticos. Posteriormente, el mundo edi-torial registra la proliferación deobras de escritores que hacen de lastecnologías el símbolo del progreso,en títulos tan dicientes como Loshombres del progreso, Triunfos y ma-ravillas del siglo XIX, Nuestro mara-villoso progreso, Las eras progresivaso triunfos de la ciencia o Las maravi-llas del mecanismo moderno, entreotros. Hacia finales del siglo XIX, lacreencia en los avances tecnológicosy su determinación en el bienestarhumano ya es un dogma.65

Otros circuitos de circulación de es-tos discursos son las ilustraciones enartes populares, las imágenes de lapublicidad profesional y la propagan-da, a través de los impresos, la radioy, finalmente, la televisión: «Utilizan-do los conceptos psicológicos de aso-ciación y sugestión, convenientemen-te presentados en coloridos y conci-sos reclamos que suscitaban imáge-

nes mentales, los publicistas alenta-ban a la población a creer que la tec-nología interpretada en un sentidoamplio configuraba la sociedad, y noal revés».66

Mediante esta utilización estratégi-ca de los enclaves de la opinión, lo quese promovía era la ideología del pro-greso o propaganda tecnocrática. Latecnología ya no era sólo la causa delbienestar del hombre sino que se ha-bía convertido en una panacea paralos problemas de la vida diaria, ha-ciendo parte de la cultura popular ydel estilo de vida americano.67 A pe-sar de ello, en la literatura america-na afloró la crítica del pensamientotecnocrático centrado en la visiónunilineal de la historia y determina-do por la tecnología. El mismo Tho-mas Jefferson había expresado suscuestionamientos a la introduccióndel sistema fabril. Escritores comoEmerson, Hawthorne y Melville tam-bién expresaron su distancia, lo mis-mo que Mark Twain en Un yankee enla corte del rey Arturo. A Emerson sedeben expresiones como «Qué hanhecho estas artes por la valía de lahumanidad». También Thoreau ex-presaba en su obra Walden: «Loshombres se han convertido en herra-mientas de las herramientas».68

5.3. La tecnología y las imágenesdel progresoEl determinismo tecnológico presen-te en los discursos del progreso sepuede auscultar aún más en algunaspremisas de dichos discursos y en las

64. Ibíd.65. Véase Ibíd. pp. 23-24.66. Ibíd. pp. 29-30.67. Véase Ibíd. pp. 36-42.68. Véase Ibíd. pp. 42-43.


imágenes puestas a circular en lossiglos XIX y XX. Esto es lo que haceevidente Michel L. Smith en El recur-so del imperio.69 La idea de que la in-novación tecnológica traza un rumbode avance «inevitable» de bienestares una de las premisas del progresoque, una vez socializada, se ha con-vertido en creencia, derivándose deello un culto exacerbado a las máqui-nas y los artefactos tecnológicos quebien puede considerarse fetichismocultural, similar al que tenían joyasy accesorios en sociedades premoder-nas: Tal vez en las sociedades indus-trializadas las tecnologías sean visi-bles principalmente en los ropajes conlos que las viste cada cultura».70

En otras palabras, los discursos delprogreso han calado como cosmovi-sión y una vez apropiados han toma-do la fuerza de dogmas, creencias,usos fetichistas de las máquinas y, porsupuesto, como siguiendo el guión deun evangelio tecnológico, han desple-gado una iconografía, unas imágenesde culto.

La iconografía de la tecnología comosímbolo de progreso se devela trasidentificar los circuitos de difusión delas imágenes en el siglo XIX, básica-mente predicadores callejeros, feriasmecánicas, litografías, composicionespublicitarias y, finalmente, revistasde divulgación, el cine y la televisión.

De entre las ilustraciones en artespopulares, Merrit Roe Smith destacalos grabados de Currier and Ives que

representan la importancia de lamáquina de vapor. Igualmente, elóleo de John Gast de 1972, tituladoWestward-ho. En la primera imagenaparece un tren de vapor como fuer-za fundamental de la colonización delOeste americano y portador de losvalores y la civilización anglosajo-nes.71 En la imagen de Gast una mu-jer flota en el aire mirando al Oeste yllevando en la frente la «Estrella delimperio». En la mano izquierda llevaun libro-testimonio de la Ilustraciónnacional- y con la mano izquierda«...estira los finos alambres del telé-grafo, que van a transmitir la inteli-gencia por toda la tierra...Huyendodel «progreso» se encuentran los in-dios, los búfalos...corriendo hacia elOeste...Los indios...vuelven la cabe-za desesperados mirando al sol quese está poniendo...»72 Por su parte,Michel L. Smith desarrolla una am-plia interpretación del grabado deCurrier and Ives en que aparece eltren, poniendo énfasis en la fronteratecnológica: «A falta de una fronterageográfica, la cultura americana do-minante puso el acento en otro terre-no iconográfico: la frontera tecnoló-gica, en la que el veloz tren aparecía,no como el nuevo transmisor del pro-greso, sino como el progreso mismo».73

Un circuito de difusión de imágenes,fundamental para el estudio de la ico-nografía de la tecnología como sím-bolo de progreso, lo constituyen lasrevistas de divulgación, particular-mente, la revista Popular Mechanist.

69. Véase Smith, Michel L. El recurso del imperio: pasajes del progreso en la América tecnológica. En: Smithy Marx, op. cit. pp. 52-68.

70. Ibíd. p. 55.71. Véase Smith, Merrit Roe, op. cit. p.26.72. Ibíd. p.27.73. Smith, Michael L., op. cit. p. 59.


Fundada en 1902, hacia 1952 celebrasus cincuenta años con imágenes deantología, y en ellas se detiene laatención de Michael L. Smith. Allídestaca la imagen elaborada por elilustrador A. Leydenfrost Science onthe March, una ilustración que mues-tra la síntesis de los cambios tecnoló-gicos en cincuenta años, producien-do una sensación de dinamismo: «Lalocomotora y demás artefactos delprogreso corren hacia el especta-dor»,74 es decir, la tecnología es unafuerza que tiende a devorar a quienla mira.

Para finalizar, esta imagen nos re-cuerda a los hermanos Lumiere, in-ventores del cine, quienes hacia 1898registraron por primera vez en el ce-luloide el tren en movimiento.75 Sonmuchas las imágenes que podríanhacer parte de una lista rigurosa dela iconografía de la tecnología, y ellomismo resulta un campo tentador deinvestigación, ya en referencia a losdiscursos y las imágenes de tecnolo-gías actuales.

6. LA TECNOLOGÍA Y LOS DISCURSOSDEL PESIMISMO CULTURALAunque a primera vista no lo parez-ca, el determinismo tecnológico nosólo está presente en los discursosoptimistas del progreso, como ya seha mostrado, sino también, y muyfrecuentemente en los discursos crí-ticos del progreso. Ello es así dado queen el siglo XX, eventos como las bom-bas sobre Hiroshima y Nagasaki, loocurrido en Vietnam, y después, eldesastre de Chernobyl, para no men-cionar el efecto invernadero, han sus-citado fuertes cuestionamientos a la

direccionalidad del progreso basadoen la tecnología. Estos hechos y mu-chos otros han constituido una fuen-te de escepticismo y de pesimismocultural, que tiende a prevalecer des-de los años sesenta en el mundo. Lavalidez e importancia de la crítica alprogreso está fuera de toda duda. Sinembargo, lo que sí se destaca en es-tos discursos, en muchos casos termi-na magnificando el supuesto poder detransformación de la tecnología ca-yendo en un determinismo tecnológi-co igual o mayor que el dado por losevangelizadores del progreso.

6.1. La reificación de la tecnologíaDesde la aparición del término tec-nología, como aquí se ha menciona-do, la atribución a ésta de un signifi-cado limpio, depurado y abstracto hapermitido no sólo la legitimación dediscursos tecnológicos como la tecno-cracia, sino también el recubrimien-to de los ingenieros y tecnólogos conuna aureola de expertos investidospor las universidades, verdaderostemplos de formación tecnológica. Enlos lenguajes puestos a circular porlos expertos, la tecnología ha llegadoa significarlo todo en la vida moder-na, difuminándose las fronteras en-tre los componentes materiales y con-ceptuales de la tecnología y produ-ciéndose así, como lo expresa LeoMarx, una reificación de la tecnolo-gía:

«El concepto no se refiere a ningunaasociación clara de lugares o de per-sonas que pertenezcan a un determi-nado país, grupo étnico, raza, clase ogénero. Por consiguiente, una tenden-cia habitual del discurso contempo-

74. Ibíd. p. 62-63.75. Véase al respecto el documental audiovisual de la CNN Milenium: El siglo de la máquina, 1999.


ráneo es investir la «tecnología» detoda una multitud de propiedades ypotencias metafísicas, haciendo asíque parezca una entidad determina-da, un agente causal autónomo incor-póreo del cambio social, de la histo-ria».76

Ante ello, los discursos de los detrac-tores del progreso tecnológico, en lu-gar de invertir la consideración de latecnología como ente autónomo, hanterminado sobredimensionando elconcepto y dotándolo de un poderantes inimaginado.

6.2. El pesimismo cultural y sureenvío al determinismo tecnológicoEl desencanto por el proyecto del pro-greso, en realidad, no sería tanto sino se compartiera implícitamente elímpetu que generó la difusión de losideales ilustrados utilizados hábil-mente por las élites de tecnócratas.En los años sesenta esta forma dedesaliento se convirtió, por la vía dealgunos filósofos, en el pesimismoposmoderno. Tras el romance histó-rico del progreso, se produce un des-encanto que cobra ribetes de tragico-media posmoderna. En el posmoder-nismo hay una crítica fuerte del re-lato moderno del progreso y ello re-dunda en cierto fatalismo. Sin embar-go, ello coincide con el surgimiento detesis sobre la sociedad del conoci-miento, la sociedad de los micropode-res y el fin de las ideologías. En todosestos discursos de carácter posmoder-no, la tecnología sigue siendo abstrac-ta, indescifrable y elusiva al controlhumano, similar a la figura del GranHermano en la novela 1984 de Geor-ges Orwell o en la obra literaria de

Aldous Huxley sobre la distopía Unmundo feliz.

¿Hasta qué punto la crítica de la tec-nología tiene un efecto bumerán? Enautores como Jacques Ellul yLangdom Winner, de acuerdo con loplanteado por Merrit Roe Smith, pa-rece haber un retorno al determinis-mo tecnológico en el sentido en quedotan a la tecnología de un poder au-tónomo e incontrolable: «...al denun-ciar el omnipresente poder de los sis-temas tecnológicos y las graves ame-nazas que plantean tanto a la huma-nidad como a la naturaleza, esos crí-ticos han dotado a la técnica moder-na de un grado de poder causal e in-fluencia que a menudo va más alláincluso de lo que sostienen sus defen-sores más entusiastas».77

Sin embargo, en la perspectiva deLeo Marx, ello es más evidente en-tre los autores considerados posmo-dernos como Michel Foucault o Jac-ques Derrida. La noción de poder enFoucault es la ubicuidad, el poder esdinámico y fluido y está en todaspartes, característica que antes sólose atribuía a Dios. Las redes que fun-cionan mediante los conceptos inter-medios como el de impulso tecnoló-gico ayudan a precisar la real dimen-sión de las mutuas determinaciones,pero, asimismo, es bueno desnudar,antes que nada, el trasfondo narra-tivo sobre el que se utilizan dichosconceptos, es decir, el lugar en losdiscursos optimistas o fatalistas,pero igualmente deterministas, yaque suele adjudicarse a los artefac-tos la proyección de los temores ymiedos cuya real explicación está enlas mismas relaciones y formas de

76. Marx, Leo., op. cit. p. 65.77. Smith, Merrit Roe, op. cit. p. 50.


organización social, como sucedíacon los ludditas.

Respecto a las TIC, particularmentelos ordenadores e internet, estas aso-ciaciones deterministas se han actua-lizado. Se habla de los impactos delas tecnologías de información desco-nociendo los factores económicos, po-líticos y culturales que los orientan yconfiguran. Se suele desconocer queson construcciones sociales. Sin em-bargo, David Lyon nos recuerda: «Noobstante, tampoco son únicamenterelaciones sociales, como si fuera dealgún modo posible reducirlos a «re-laciones sociales». Tales relacionesestán sin duda presentes, pero nodescriben, comprensiva o esencial-mente, qué son esas tecnologías. Lospropios artefactos tienen capacidadesque parecen invitar a su uso para fi-nes de vigilancia. Enfatizar lo sociala expensas de lo técnico es tan miopecomo lo contrario.»78

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Winner, Langdom. Tecnología autó-noma. Barcelona, Gustavo Gili,1979.

78. Lyon, David. El ojo electrónico. Madrid, Alianza, 1994, p. 70.


CURRÍCULOLuis Alfonso Chávarro es Sociólo-

go y Licenciado en Literaturade la Universidad del Valle,Especialista en Teorías y Mé-todos de Investigación, Magis-ter en Sociología de la Univer-sidad del Valle. Se ha desem-

peñado como catedrático de laUniversidad del Valle y la Uni-versidad Autónoma de Occi-dente. Actualmente trabaja enla cátedra de Ciencia, Tecnolo-gía y Sociedad en la Universi-dad ICESI.

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