TECNOLOGÍA TECNOLOGÍA UMTSUMTS

Introducción Introducción UMTS (Universal Mobile Telecommunication UMTS (Universal Mobile Telecommunication

System) es un sistema móvil de tercera System) es un sistema móvil de tercera generación. Es la propuesta europea para generación. Es la propuesta europea para promover la utilización de UTRA (UMTS promover la utilización de UTRA (UMTS Terrestrial Radio Access) en el IMT-2000.Terrestrial Radio Access) en el IMT-2000.

UMTS es la propuesta de la ETSI para UMTS es la propuesta de la ETSI para tercera generación de telefonía celular, tercera generación de telefonía celular, siendo éste el sucesor de GSM, al igual que siendo éste el sucesor de GSM, al igual que CDMA-2000 es el sucesor de IS-95. Ambos CDMA-2000 es el sucesor de IS-95. Ambos utilizan CDMA como técnica de acceso utilizan CDMA como técnica de acceso múltiple, UMTS está planeada para funcionar múltiple, UMTS está planeada para funcionar en Europa y los países que deseen adoptarlo en Europa y los países que deseen adoptarlo y CDMA-2000 está previsto para ser utilizado y CDMA-2000 está previsto para ser utilizado en Norteamérica. en Norteamérica.

Fases para el desarrollo Fases para el desarrollo de UMTS de UMTS La primera faseLa primera fase consiste en la elaboración de consiste en la elaboración de

descripciones técnicas y elaboración de las descripciones técnicas y elaboración de las soluciones para UTRA. Concluye con una soluciones para UTRA. Concluye con una descripción detallada de UTRA incluyendo los descripción detallada de UTRA incluyendo los protocolos de la interfaz radio, los protocolos protocolos de la interfaz radio, los protocolos internos y protocolos con el subsistema de red.internos y protocolos con el subsistema de red.

La segunda faseLa segunda fase consiste el la elaboración de consiste el la elaboración de las especificaciones para la integración de las especificaciones para la integración de UMTS en las redes GSM/GPRS actuales.UMTS en las redes GSM/GPRS actuales.

Una tercera faseUna tercera fase consiste en la corrección consiste en la corrección iterativa de las especificaciones. Inicialmente iterativa de las especificaciones. Inicialmente prevista para finalizar en 2001.prevista para finalizar en 2001.

Cuarta faseCuarta fase consiste en el incremento del bit consiste en el incremento del bit rate para alcanzar cotas superiores a 20Mbit/s.rate para alcanzar cotas superiores a 20Mbit/s.

Objetivos de UMTS Objetivos de UMTS Convergencia de redes fijas y móviles: igual Convergencia de redes fijas y móviles: igual

calidad de servicio.calidad de servicio. Servicios multimedia simétricos y asimétricos.Servicios multimedia simétricos y asimétricos. Roaming global.Roaming global. Asignación dinámica de ancho de banda hasta Asignación dinámica de ancho de banda hasta

un máximo inicial de 2Mbps.un máximo inicial de 2Mbps. Acceso personalizado. Concepto de VHE Acceso personalizado. Concepto de VHE

(Virtual Home Enviroment) para definir un (Virtual Home Enviroment) para definir un perfil de servicio constante y homogéneo perfil de servicio constante y homogéneo independiente de la red que sirve al abonado.independiente de la red que sirve al abonado.

Características básicas Características básicas de UMTS de UMTS

Un par de bandas “apareadas” en torno a los Un par de bandas “apareadas” en torno a los 2000 Mhz. Para el enlace ascendente utiliza 2000 Mhz. Para el enlace ascendente utiliza la banda de frecuencias 1920-1980 Mhz, y la banda de frecuencias 1920-1980 Mhz, y para el enlace descendente utiliza 2110-2170 para el enlace descendente utiliza 2110-2170 Mhz.Mhz.

Una banda de frecuencias “desapareada”. Una banda de frecuencias “desapareada”. 1910-1920 Mhz + 2010-2025 Mhz.1910-1920 Mhz + 2010-2025 Mhz.

Nuevas bandas para conseguir 160 Mhz de Nuevas bandas para conseguir 160 Mhz de espectro adicional. 806-960 Mhz, 1710-1885 espectro adicional. 806-960 Mhz, 1710-1885 Mhz, 2500-2690 Mhz.Mhz, 2500-2690 Mhz.

En la interfaz de radio usará las siguientes En la interfaz de radio usará las siguientes tecnologías de acceso:tecnologías de acceso:

Frequency Division/Wide Code Division Frequency Division/Wide Code Division Multiple Access (FDD/WCDMA) en la banda Multiple Access (FDD/WCDMA) en la banda “apareada”.“apareada”.

Arquitectura de UMTS. Arquitectura de UMTS.

En UMTS, la Red de Acceso Radio es En UMTS, la Red de Acceso Radio es conocida como UTRAN (UMTS conocida como UTRAN (UMTS terrestrial RAN), y es lo que se terrestrial RAN), y es lo que se corresponde con el BSS (Base corresponde con el BSS (Base Station Subsystem) de Station Subsystem) de GSM/GPRS.Cuando se habla de GSM/GPRS.Cuando se habla de UMTS con acceso radio WCDMA, se UMTS con acceso radio WCDMA, se suelen usar los nombres UTRAN o suelen usar los nombres UTRAN o UTRA. UTRA.

Estructuras de AccesoEstructuras de Acceso

Desde la perspectiva del 3GPP, UMTS es más Desde la perspectiva del 3GPP, UMTS es más que una única tecnología o método de acceso. que una única tecnología o método de acceso. Es más bien una mezcla de tecnologías que Es más bien una mezcla de tecnologías que permitirán adaptarse mejor a las permitirán adaptarse mejor a las características de cada servicio.características de cada servicio.

Las especificaciones del 3GPP reconocen 3 Las especificaciones del 3GPP reconocen 3 tecnologías de acceso:tecnologías de acceso:

Acceso WCDMA, mejorado con Acceso WCDMA, mejorado con HSDPA/HSUPA.HSDPA/HSUPA.

Evolución del acceso radio GSM/EDGEEvolución del acceso radio GSM/EDGE Accesos complementarios: WLAN/WMANAccesos complementarios: WLAN/WMAN

Estructura UTRAN Estructura UTRAN

El equipamiento radionecesario para El equipamiento radionecesario para WCDMA no es compatible con el de GSM, por WCDMA no es compatible con el de GSM, por ello se añaden los 2 elementos nuevosque ello se añaden los 2 elementos nuevosque configuran la red de acceso. La UTRAN configuran la red de acceso. La UTRAN (UMTS TerrestrialRadio Access Network) (UMTS TerrestrialRadio Access Network) está compuesta por:está compuesta por:

RNC (Radio NetworkController), equivaldría RNC (Radio NetworkController), equivaldría a la BSC de GSM.a la BSC de GSM.

Nodos B(o BS): Varios Nodos B son Nodos B(o BS): Varios Nodos B son controlados por una RNC (equivaldrían a las controlados por una RNC (equivaldrían a las BTS de GSM)BTS de GSM)

Interfase Iu. Interfase Iu.

La interfaz Iu hacia el dominio de la La interfaz Iu hacia el dominio de la conmutación de paquetes de la red conmutación de paquetes de la red central es llamada Iu-PS, en el caso central es llamada Iu-PS, en el caso de la conmutación de circuitos se le de la conmutación de circuitos se le conoce como Iu-CS. Existe otro tipo conoce como Iu-CS. Existe otro tipo de Iu que es la Iu-BC que es para el de Iu que es la Iu-BC que es para el broadcast. broadcast.

Arquitectura para UMTS Arquitectura para UMTS

RNCRNC Con el Controlador de la Red de Radio UMTS Con el Controlador de la Red de Radio UMTS

cuenta con un administrador de recursos cuenta con un administrador de recursos autónomo para descentralizar el tráfico, éste se autónomo para descentralizar el tráfico, éste se encarga de handover suave. El RNC junto con sus encarga de handover suave. El RNC junto con sus respectivos nodos b forman un Subsistema de la respectivos nodos b forman un Subsistema de la Red de Radio Red de Radio

La mayor función de un RNC es la conexión de un La mayor función de un RNC es la conexión de un portador de radio con su relación Iu. Para portador de radio con su relación Iu. Para mantener la conexión entre el CN y la unidad mantener la conexión entre el CN y la unidad móvil aun cuando ésta se encuentra en móvil aun cuando ésta se encuentra en movimiento el RNC necesita una red de movimiento el RNC necesita una red de conmutación para las señales de banda ancha. conmutación para las señales de banda ancha.

Adicionalmente en el RNC se encuentran el Adicionalmente en el RNC se encuentran el Administrador de recursos de radio y el control Administrador de recursos de radio y el control de UTRAN. El administrador de recursos se de UTRAN. El administrador de recursos se encuentra a cargo de la estabilidad de la encuentra a cargo de la estabilidad de la conexión y es responsable de dar el QoS conexión y es responsable de dar el QoS requerido. Las mayores funciones de el requerido. Las mayores funciones de el administrador de recursos son las siguientes: administrador de recursos son las siguientes:

Control de handover para movilidad del usuario. Control de handover para movilidad del usuario. Control de potencia para minimizar la Control de potencia para minimizar la

interferencia. interferencia. Control de acceso. Control de acceso. Manejo de códigos de spreading en el enlace de Manejo de códigos de spreading en el enlace de

bajada. bajada.

En el caso del control de UTRAN las En el caso del control de UTRAN las principales funciones son las siguientes: principales funciones son las siguientes:

Difusión de información del sistema para Difusión de información del sistema para notificar acerca de las condiciones notificar acerca de las condiciones individuales de las células. individuales de las células.

Control de acceso aleatorio para evitar Control de acceso aleatorio para evitar congestiones. congestiones.

Funciones de seguridad de UTRAN. Funciones de seguridad de UTRAN. Administración de la movilidad en modo Administración de la movilidad en modo

conectado. conectado. Manejo de bases de datos para la unidad Manejo de bases de datos para la unidad

móvil e información específica de células. móvil e información específica de células.

NODO B. NODO B. Se conecta al usuario por medio de la interfaz aérea Se conecta al usuario por medio de la interfaz aérea

Uu (W-CDMA), y su principal función es la de Uu (W-CDMA), y su principal función es la de convertir de y para esta interfaz. El proceso interno convertir de y para esta interfaz. El proceso interno de este elemento incluye la transferencia de de este elemento incluye la transferencia de información de los canales de transporte en la información de los canales de transporte en la interfaz Iub a los canales físicos de la interfaz Uuinterfaz Iub a los canales físicos de la interfaz Uu

Tiene funciones para estimación de tráfico en la Tiene funciones para estimación de tráfico en la célula y control de acceso de ser requerido por el célula y control de acceso de ser requerido por el RNC. RNC.

El Nodo B también participa con el control de El Nodo B también participa con el control de potencia, al hacer que la unidad móvil ajuste su potencia, al hacer que la unidad móvil ajuste su potencia por las indicaciones que llegan por el potencia por las indicaciones que llegan por el enlace de bajada, a causa de las medidas enviadas enlace de bajada, a causa de las medidas enviadas por el enlace de subida de control de potencia de por el enlace de subida de control de potencia de transmisión. Otra función del nodo B es la transmisión. Otra función del nodo B es la sincronización de tiempo y de frecuencia. Algo sincronización de tiempo y de frecuencia. Algo importante que añadir es que la relación entre RNC importante que añadir es que la relación entre RNC y el nodo B es de una forma maestro – esclavo. y el nodo B es de una forma maestro – esclavo.

Modulación en UMTSModulación en UMTS Para la modulación se utiliza la Para la modulación se utiliza la

modulación QPSK (Quadrature Phase modulación QPSK (Quadrature Phase Shift Keying ) que es una forma de Shift Keying ) que es una forma de modulación en la que la señal se envía modulación en la que la señal se envía en cuatro fases y el cambio de fase de un en cuatro fases y el cambio de fase de un símbolo al siguiente codifica dos bits por símbolo al siguiente codifica dos bits por símbolo. Una de sus principales ventajas símbolo. Una de sus principales ventajas es que ofrece la misma eficiencia de es que ofrece la misma eficiencia de potencia, utilizando la mitad de ancho de potencia, utilizando la mitad de ancho de banda, lo que es muy importante en la banda, lo que es muy importante en la transmisión de datos por satélite.transmisión de datos por satélite.

Primero se convierte la señal de serie a Primero se convierte la señal de serie a paralelo, para lo que se construyen dos paralelo, para lo que se construyen dos secuencias de velocidad la mitad de la secuencias de velocidad la mitad de la secuencia original, tomando en una los bits secuencia original, tomando en una los bits pares y en la otra los impares. Cada una de pares y en la otra los impares. Cada una de las secuencias obtenidas modula una las secuencias obtenidas modula una portadora desfasada noventa grados con portadora desfasada noventa grados con respecto a la del otro “camino” (fases Q e I).respecto a la del otro “camino” (fases Q e I).

Luego las señales resultantes se suman, Luego las señales resultantes se suman, produciendo una señal conforme a la produciendo una señal conforme a la modulación QPSK.modulación QPSK.

Y por último lo que se hace es multiplicar la Y por último lo que se hace es multiplicar la señal obtenida por el código WCDMA para señal obtenida por el código WCDMA para conseguir la señal ensanchada.conseguir la señal ensanchada.

Codificación. Codificación.

Para la codificación de canal se Para la codificación de canal se especificaron 2 opciones para FDD y tres especificaron 2 opciones para FDD y tres opciones para TDD: opciones para TDD:

Codificación convolucional. Codificación convolucional. Codificación Turbo. Codificación Turbo. Sin codificación (sólo para TDD). Sin codificación (sólo para TDD). La selección de la codificación es indicada La selección de la codificación es indicada

por capas superiores. Para evitar errores por capas superiores. Para evitar errores en la transmisión se utiliza Entrelazado.en la transmisión se utiliza Entrelazado.

Canales en UMTS Canales en UMTS En UMTS hay una organización de canales en En UMTS hay una organización de canales en

3 capas:3 capas: Canales lógicos: Especifican el tipo de Canales lógicos: Especifican el tipo de

información que se transmite. No son canales información que se transmite. No son canales en sí, sino “tareas” que deben realizarse en sí, sino “tareas” que deben realizarse entre el móvil y la red en instantes entre el móvil y la red en instantes determinados.determinados.

Canales de transporte: Especifican cómo se Canales de transporte: Especifican cómo se organiza la información según su uso. organiza la información según su uso.

Canales físicos. Que formato tendrá la Canales físicos. Que formato tendrá la información para su transmisión sobre la información para su transmisión sobre la capa física: códigos y frecuencias en FDD.capa física: códigos y frecuencias en FDD.

Un canal lógico es la interfaz entre RLC y la Un canal lógico es la interfaz entre RLC y la capa MAC. Un canal lógico se caracteriza por capa MAC. Un canal lógico se caracteriza por el tipo de información que lleva. La capa 2 se el tipo de información que lleva. La capa 2 se divide en las siguientes subcapas MAC, RLC, divide en las siguientes subcapas MAC, RLC, protocolo de convergencia de paquetes de protocolo de convergencia de paquetes de datos y broadcast/multicast control. La capa datos y broadcast/multicast control. La capa 3 se subdivide en planos de control y de 3 se subdivide en planos de control y de

usuario.usuario.

Los canales lógicos se dividen en Los canales lógicos se dividen en canales de control y canales de tráfico. canales de control y canales de tráfico.

Los canales de controlLos canales de control son los son los siguientes: siguientes:

Canal de Control de Broadcast (BCCH). Canal de Control de Broadcast (BCCH). Canal de Control Dedicado (DCCH). Canal de Control Dedicado (DCCH). Canal de Control Común (CCCH). Canal de Control Común (CCCH).

Los canales de tráficoLos canales de tráfico son los son los siguientes.siguientes.

Canal de Tráfico Dedicado (DTCH). Canal de Tráfico Dedicado (DTCH). Canal de Tráfico Común (CTCH) Canal de Tráfico Común (CTCH)

Canales de Transporte. Canales de Transporte.

La interfaz entre la capa MAC y la La interfaz entre la capa MAC y la capa física son los canales de capa física son los canales de transporte. Los canales de transporte transporte. Los canales de transporte son codificados y se ajustan a la tasa son codificados y se ajustan a la tasa ofrecida por los canales físicos. ofrecida por los canales físicos.

Todos los canales de transporte son Todos los canales de transporte son unidireccionales. Los canales de unidireccionales. Los canales de transporte se dividen en dos grupos: transporte se dividen en dos grupos: canales comunes y canales dedicados. canales comunes y canales dedicados.

Canales de Transporte Canales de Transporte Comunes. Comunes.

Canal de Broadcast (BCCH) Canal de Broadcast (BCCH) Canal de acceso de subida (FACH). Canal de acceso de subida (FACH). Canal de Voceo (PCCH) Canal de Voceo (PCCH) Canal Compartido del Enlace de Canal Compartido del Enlace de

bajada (DSCH).bajada (DSCH). Canal de acceso aleatorio (RACH) Canal de acceso aleatorio (RACH) Canal de paquetes comunes (CPCH). Canal de paquetes comunes (CPCH).

Canales DedicadosCanales Dedicados

Canal Dedicado (DCCH). Es un canal Canal Dedicado (DCCH). Es un canal de transporte dedicado a una unidad de transporte dedicado a una unidad móvil, provee transferencia de móvil, provee transferencia de información tanto de control como información tanto de control como de usuario. Es el único canal de de usuario. Es el único canal de transporte que soporta handover transporte que soporta handover suave. Existe en ambos enlaces. suave. Existe en ambos enlaces.

Mapeo de canales lógicosMapeo de canales lógicos

Canales físicosCanales físicos

Los canales físicos se utilizan para Los canales físicos se utilizan para finalmente transmitir la información por la finalmente transmitir la información por la interfaz aérea y definen las características interfaz aérea y definen las características físicas exactas del canal de radio. Un canal físicas exactas del canal de radio. Un canal físico corresponde a una frecuencia físico corresponde a una frecuencia portadora, código, y en el enlace de subida portadora, código, y en el enlace de subida a su fase relativa. a su fase relativa.

Se utiliza un código de scrambling para Se utiliza un código de scrambling para identificar al transmisor. Así el receptor identificar al transmisor. Así el receptor puede discriminar los transmisores que solo puede discriminar los transmisores que solo le causan interferencia a la señal.le causan interferencia a la señal.

Tipos de Celdas UMTS. Tipos de Celdas UMTS. Existen tres tipos de celdas UMTS, picoceldas, Existen tres tipos de celdas UMTS, picoceldas,

microceldas y macroceldas, cada una con unas microceldas y macroceldas, cada una con unas características determinadas.características determinadas.

Macroceldas. Ofrecen cobertura celular en grandes Macroceldas. Ofrecen cobertura celular en grandes áreas abiertas, de entre 1 y 40 km. Sirven de áreas abiertas, de entre 1 y 40 km. Sirven de celdas paraguas para cubrir huecos en zonas con celdas paraguas para cubrir huecos en zonas con microceldas.microceldas.

Microceldas. Ofrecen cobertura celular en áreas Microceldas. Ofrecen cobertura celular en áreas urbanas y autopistas, un rango de entre 50 a 1000 urbanas y autopistas, un rango de entre 50 a 1000 metros. Utilizan antenas direccionales y cubren metros. Utilizan antenas direccionales y cubren zonas oscuras en macroceldas.zonas oscuras en macroceldas.

Picoceldas. Su uso es en entornos residenciales e Picoceldas. Su uso es en entornos residenciales e interiores de oficinas, radios inferiores a 50 interiores de oficinas, radios inferiores a 50 metros. La zona cubierta depende de la estructura metros. La zona cubierta depende de la estructura del edificio y de los materiales utilizados.del edificio y de los materiales utilizados.

Control de ErroresControl de Errores Este protocolo tiene tres modos de operación, Este protocolo tiene tres modos de operación,

que se explican a continuación.que se explican a continuación. Modo Transparente. Transmite las PDUs de los Modo Transparente. Transmite las PDUs de los

niveles superiores sin añadir ninguna información niveles superiores sin añadir ninguna información de protocolo. Pero ofrece una capacidad limitada de protocolo. Pero ofrece una capacidad limitada de segmentación debido a que no introduce de segmentación debido a que no introduce ninguna información de protocolo.ninguna información de protocolo.

Modo sin Confirmación. Segmenta las PDUs de los Modo sin Confirmación. Segmenta las PDUs de los niveles superiores. No se aplica ningún niveles superiores. No se aplica ningún mecanismo de retransmisión pero sí que incorpora mecanismo de retransmisión pero sí que incorpora información de control para la detección de información de control para la detección de errores.errores.

Modo con Confirmación. Proporciona mecanismos Modo con Confirmación. Proporciona mecanismos para la retransmisión en caso de que se detecte para la retransmisión en caso de que se detecte algún error y el servicio que proporciona para ello algún error y el servicio que proporciona para ello es fiable y en secuencia.es fiable y en secuencia.

Comparativas GSM – Comparativas GSM – UMTSUMTS

La Red de acceso Radio (RAN)La Red de acceso Radio (RAN) Desde el punto de vista del acceso radio, UMTS Desde el punto de vista del acceso radio, UMTS

rompe con GSMrompe con GSM GSM se basa en TDMA, y tiene dos modalidades:GSM se basa en TDMA, y tiene dos modalidades: En modo circuitoEn modo circuito En modo paquete (GPRS)En modo paquete (GPRS) UMTS se basa en CDMA, y es bicéfala:UMTS se basa en CDMA, y es bicéfala: FDD o WCDMA: responde al modelo clásico de FDD o WCDMA: responde al modelo clásico de

CDMACDMA TDD: incluye un toque de TDMA.TDD: incluye un toque de TDMA. Los desarrollos y productos UMTS realmente se Los desarrollos y productos UMTS realmente se

centran en FDD.centran en FDD.

El acceso múltiple: El acceso múltiple: UMTSUMTS

Eje de tiempo dividido en tramas: 15 Eje de tiempo dividido en tramas: 15 intervalos/trama. 1 intervalo = 0.667 ms.intervalos/trama. 1 intervalo = 0.667 ms.

Bandas pareadas (FDD) y no pareadas Bandas pareadas (FDD) y no pareadas (TDD)(TDD)

Pero el tiempo no significa un canal Pero el tiempo no significa un canal diferente, como en GSM:diferente, como en GSM:

FDD: un canal = 1 código + una portadoraFDD: un canal = 1 código + una portadora TDD: un canal = 1 código + 1 slotTDD: un canal = 1 código + 1 slot ¡En FDD los intervalos de tiempo SÓLO ¡En FDD los intervalos de tiempo SÓLO

marcan la cadencia de variación de ciertos marcan la cadencia de variación de ciertos parámetros radio (p.e el control de parámetros radio (p.e el control de potencia)! potencia)!

Muchas GraciasMuchas Gracias