El 22 de febrero de 2022, AT&T tiene programado apagar su red celular 3G. T-Mobile está programado para apagarse el 1 de julio de 2022 y Verizon está programado para hacer lo mismo el 31 de diciembre de 2022.

La gran mayoría de los teléfonos celulares en servicio operan en redes 4G/LTE, y el mundo ha comenzado la transición a 5G, pero hasta 10 millones de teléfonos en los EE. UU. todavía dependen del servicio 3G. Además, las funciones de la red celular de algunos dispositivos más antiguos como Kindles, iPads y Chromebooks están vinculadas a redes 3G. Del mismo modo, algunos sistemas más antiguos conectados a Internet, como la seguridad del hogar, los sistemas de navegación y entretenimiento para automóviles y los módems de paneles solares, son específicos de 3G. Los consumidores deberán actualizar o reemplazar estos sistemas.

Entonces, ¿por qué los operadores de telecomunicaciones apagan sus redes 3G? Como ingeniero eléctrico que estudia comunicaciones inalámbricas, puedo explicarlo. La respuesta comienza con la diferencia entre 3G y tecnologías posteriores como 4G/LTE y 5G.

Imagina un viaje familiar. Su cónyuge está al teléfono organizando actividades para hacer en el destino, su hija adolescente está transmitiendo música y chateando con sus amigos en su teléfono, y su hermano menor está jugando un juego en línea con sus amigos. Todas esas conversaciones separadas y flujos de datos se comunican a través de la red celular, aparentemente de manera simultánea. Probablemente dé esto por sentado, pero ¿alguna vez se ha preguntado cómo el sistema celular puede manejar todas esas actividades al mismo tiempo, desde el mismo automóvil?

Comunicando todos esos mensajes

La respuesta es un truco tecnológico llamado acceso múltiple. Imagina usar una hoja de papel para escribir mensajes a 100 amigos diferentes, un mensaje privado para cada persona. La tecnología de acceso múltiple que se utiliza en las redes 3G es como escribir cada mensaje a cada uno de tus amigos utilizando toda la hoja de papel, por lo que todos los mensajes se escriben uno encima del otro. Pero tienes un juego especial de bolígrafos con diferentes colores que te permite escribir cada mensaje en un color único, y cada uno de tus amigos tiene un par de anteojos especiales que revelan solo el color destinado a esa persona.

Sin embargo, la cantidad de bolígrafos de colores es fija, por lo que si desea enviar mensajes a más personas que la cantidad de bolígrafos de colores que tiene, deberá comenzar a mezclar colores. Ahora, cuando un amigo se aplica sus lentes especiales, verá un poco de los mensajes a otros amigos. No verán lo suficiente para leer los otros mensajes, pero la superposición podría ser suficiente para desenfocar el mensaje destinado a ellos y dificultar su lectura.

La tecnología de acceso múltiple utilizada por las redes 3G se denomina acceso múltiple por división de código o CDMA. Fue inventado por el fundador de Qualcomm, Irwin M. Jacobs, junto con varios otros ingenieros eléctricos destacados. La técnica se basa en el concepto de espectro ensanchado, una idea que se remonta a principios del siglo XX. El artículo de Jacobs de 1991 mostró que CDMA puede aumentar la capacidad celular muchas veces sobre los sistemas en ese momento.

CDMA permite que todos los usuarios celulares envíen y reciban sus señales en todo momento y en todas las frecuencias. Por lo tanto, si 100 usuarios desean iniciar una llamada o usar un servicio celular aproximadamente al mismo tiempo, sus 100 señales se superpondrán entre sí en todo el espectro celular durante todo el tiempo que se comuniquen.

Las señales superpuestas crean interferencia. CDMA resuelve el problema de la interferencia al permitir que cada usuario tenga una firma única:una secuencia de código que se puede usar para recuperar la señal de cada usuario. El código corresponde al color en nuestra analogía con el papel. Si hay demasiados usuarios en el sistema al mismo tiempo, los códigos pueden superponerse. Esto conduce a la interferencia, que empeora a medida que aumenta el número de usuarios.

Rebanadas de tiempo y espectro

En lugar de permitir que los usuarios compartan todo el espectro celular en todo momento, otras técnicas de acceso múltiple dividen el acceso por tiempo o frecuencia. La división en el tiempo crea intervalos de tiempo. Cada conexión puede durar varios intervalos de tiempo repartidos en el tiempo, pero cada intervalo de tiempo es tan corto, cuestión de milisegundos, que el usuario del teléfono celular no percibe las interrupciones de los intervalos de tiempo alternos. La conexión parece ser continua. Esta técnica de corte de tiempo es acceso múltiple por división de tiempo (TDMA).

La división también se puede hacer en frecuencia. Cada conexión recibe su propia banda de frecuencia dentro del espectro celular, y la conexión es continua durante su duración. Esta técnica de corte de frecuencia es acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA).

En nuestra analogía con el papel, FDMA y TDMA son como dividir el papel en 100 tiras en cualquier dimensión y escribir cada mensaje privado en una tira. FDMA serían, por ejemplo, tiras horizontales y TDMA serían tiras verticales. Con tiras individuales, todos los mensajes están separados.

Las redes 4G/LTE y 5G utilizan acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal (OFDMA), una combinación altamente eficiente de FDMA y TDMA. En la analogía del papel, OFDMA es como dibujar tiras a lo largo de ambas dimensiones, dividir todo el papel en muchos cuadrados y asignar a cada usuario un conjunto diferente de cuadrados según sus necesidades de datos.

Fin de la línea para 3G

Ahora tiene una comprensión básica de la diferencia entre 3G y los posteriores 4G/LTE y 5G. Aún podría preguntarse razonablemente por qué es necesario apagar 3G. Resulta que debido a esas diferencias en la tecnología de acceso, las dos redes se construyen utilizando equipos y algoritmos completamente diferentes.

Los teléfonos 3G y las estaciones base funcionan en un sistema de banda ancha, lo que significa que utilizan todo el espectro celular. 4G/LTE y 5G operan en sistemas de banda estrecha o multiportadora, que utilizan segmentos del espectro. Estos dos sistemas necesitan conjuntos de hardware completamente diferentes, desde la antena de la torre celular hasta los componentes de su teléfono.

Entonces, si su teléfono es un teléfono 3G, no puede conectarse a una torre 4G/LTE o 5G. Durante mucho tiempo, los proveedores de servicios celulares han mantenido sus redes 3G mientras construyen una red completamente separada con nuevos equipos de torre y brindan servicio a nuevos teléfonos usando 4G/LTE y 5G. Imagínese soportar el costo de operar dos redes separadas al mismo tiempo para el mismo propósito. Eventualmente, uno tiene que irse. Y ahora que los operadores están comenzando a implementar sistemas 5G en serio, ha llegado el momento de 3G.