Desarrollo fii s04
- 1. PLAN DE CAPACITACION CANAL DIRECTO FASE II Capacitación 04 Funcionamiento de una Red WCDMA Una vista rápida a la Evolución de los Sistemas Móviles: Sistemas de Primera Generación (1G) - Aparece en la década de los 80 - Modo de Operación analógico - Servicio de voz únicamente a través de FDMA Sistemas de Segunda Generación (2G) - Aparece a finales de los años 80 - Se caracterizó por el uso de Tecnología Digital y la integración a gran escala - Implementación del estándar GSM en la década del 90 - Se desarrollan en base a un esquema de compatibilidad y transparencia internacional - Incorporación de TDMA Sistemas de Generación 2.5 - Mayor demanda de capacidad - En el 2001 se crea GPRS que es una mejora de GSM (transmisión de 40 a 115 Kbps) - Introducción de EDGE para aumentar la tasa de transmisión de datos (3 veces más que la capacidad GPRS) Sistemas de Tercera Generación 3G - Necesidad / Deseo por contar con tasas más altas para transferencias de datos - Se desarrolla la Norma IMT-2000 (norma mundial para 3G de comunicaciones inalámbricas) - Proporcionar acceso a servicios como audio, video, voz, datos, multimedia, roaming y seguridad. - Alta velocidad en la transmisión de datos, con tasas de 144Kbps, 384Kbps y 2Mbps - Servicios Simétricos y Asimétricos - Calidad de voz comparable con los sistemas de comunicaciones fijos - Compatibilidad con los sistemas 2G
- 2. Conceptos Generales: WCDMA: Wideband Code Division Multiple Access (Acceso múltiple por división de código de banda ancha) una tecnología móvil inalámbrica de tercera generación que aumenta las tasas de transmisión de datos de los sistemas GSM utilizando la interfaz aérea CDMA y por ello ofrece velocidades de datos mucho más altas en dispositivos inalámbricos móviles y portátiles que las ofrecidas hasta el momento. WCDMA soporta de manera satisfactoria una tasa de transferencia de datos que va de 144 hasta 512 Kbps para áreas de cobertura amplias y éstos pueden llegar hasta los 2Mbps para mayor cobertura en áreas locales. En sistemas de WCDMA la interfaz aérea de CDMA se combina con las redes basadas en GSM. La tecnología WCDMA está altamente optimizada para comunicaciones de alta calidad de voz y comunicaciones multimedia, como pueden ser las videoconferencias. También es posible acceder a diferentes servicios en un solo terminal, por ejemplo, podemos estar realizando una videoconferencia y al mismo tiempo estar haciendo una descarga de archivos muy grande, etc. Puede soportar completamente varias conexiones simultáneas como puede ser una conexión a internet, una conversación telefónica, videoconferencia, etc. Para WCDMA, las diferentes estaciones base se distinguen por su diferente código de cifrado de los datos, lo que hace que la planificación de las células sea muy sencilla, ya que las células adyacentes pueden reutilizar la misma frecuencia (no obstante, la relación señal ruido (SNR) ocupada es el factor limitador y la característica de CDMA). Por definición el ancho de banda de WCDMA es de 5Mhz o más, de hecho estos 5MHz son el ancho de banda nominal para la propuesta de WCDMA de tercera generación. Este ancho de banda fue elegido por las siguientes razones: • Este es suficiente para proveer velocidades de datos de 144 a 384Kbps, y hasta 2Mbps en buenas condiciones. • El ancho de banda es muy escaso y la asignación más pequeña debe ser usada, especialmente si el sistema debe usar bandas de frecuencia actualmente ocupadas por los sistemas de 2G. • Este ancho de banda puede resolver más señales con diferentes rutas que los sistemas con un ancho de banda angosto, mejorando la ejecución. Modos de operación: • TDD (Time Division Duplex): En este método bidireccional, las transmisiones del enlace ascendente y del descendente son transportadas en la misma banda de frecuencia usando intervalos de tiempo (slots de trama) de forma síncrona. Así las ranuras de tiempo en un canal físico se asignan para los flujos de datos de transmisión y de recepción. • FDD (Frecuency Division Duplex): Los enlaces de las transmisiones de subida (uplink) y de bajada (downlink) emplean dos bandas de frecuencia separadas para este método a dos caras. Un par de bandas de frecuencia con una separación especificada se asigna para cada enlace. Puesto que diversas regiones tienen diversos esquemas de asignación de la frecuencia, la capacidad de funcionar en modo de FDD o TDD permite la utilización eficiente del espectro disponible.
- 3. Arquitectura de una Red UMTS UMTS = Universal Mobile Telecommunication System La arquitectura general de un sistema de comunicaciones móviles (UMTS) está compuesta por los siguientes elementos: - El Equipo de Usuario (UE) o Estación Móvil - La Red de Radio de Acceso Terrestre (UTRAN – UMTS Terrestrial Radio Access Network) - La Red Principal (CN – Core Network) La arquitectura principal incluye dos interfaces: La interfaz lu que se localiza entre la UTRAN y la Red Principal y la interfaz Uu que se encuentra entre la UTRAN y la Estación Móvil:
- 4. La Estación Móvil es la terminal del sistema y está formada por el equipo móvil propiamente dicho y el Módulo de Identidad (SIM). La UTRAN maneja toda la funcionalidad relacionada con la Red Principal, consiste de radio controladores de red – RNC (BSC) y el Nodo B (Estación Base). El RNC controla una o más estaciones base y sus funciones principales son: Control de operación de la estación base, manejo del tráfico de los canales comunes, manejo del handover, manejo del tráfico de los canales compartidos, control de potencia y control de admisión. La estación base efectúa la implementación física de la interfaz Uu, implementa los canales físicos y transfiere la información de canales de transporte a los canales físicos La Red principal (CN) es una entidad que cubre todos los elementos de red necesarios para el control del abonado y la conmutación, está dividida en dos dominios: Conmutación de Paquetes y Conmutación de Circuitos. La CN es responsable de cambiar y enlutar llamadas y conexiones de datos a redes externas. La red principal maneja los procedimientos específicos de servicio, incluyendo la dirección de movilidad y el control de llamada. En la red principal existen cinco entidades:
- 5. - El centro de conmutación móvil (MSC) - La Puerta de enlace al centro de conmutación móvil (GMSC) - El registro de locación (HLR) - El nodo de apoyo al servidor GPRS (SGSN – Serving GPRS Support Node) - La puerta de enlace al nodo de apoyo GPRS (GGSN – Gateway GPRS Support Node) - El MSC es la pieza central de la conmutación de circuitos en la red principal. Sus principales funciones son: coordinar las llamadas de todas las estaciones móviles en la jurisdicción del MSC, asignar dinámicamente los recursos, manejar la transferencia de llamadas, intercambiar señales entre diferentes interfaces. El GMSC es también un centro de conmutación móvil que se localiza entre la red digital de servicios integrados (RDSI) y el otro MSC en la red. Su función es dirigir las llamadas entrantes al MSC. El SGSN es el elemento central de la conmutación de paquetes, contiene dos tipos de información: de suscripción y de localidad. El GGSN se encarga de dirigir el tráfico saliente. Las interfaces La interfaz Uu es la interfaz por la cual la estación móvil tiene acceso a la parte fija del sistema y es por lo tanto la interfaz más importante en UMTS La interfaz lu es una interfaz abierta que conecta la red principal con la UTRAN y puede tener dos casos diferentes: lu-CS (circuit switching) y lu-PS (packet switching). La lu-CS conecta la UTRAN a un centro de conmutación móvil (MSC) mientras que la lu-PS conecta la UTRAN al SGSN. La interfaz lub se sitúa entre el RNC y la estación base en la UTRAN. La interfaz lub separa la estación base del RNC, dirige los recursos de transporte, maneja la información del sistema, maneja el tráfico de los canales comunes, compartidos y especiales. La interfaz lur es una interfaz abierta que conecta a dos radio controladores de red, lleva tanto la información de tráfico como de señalización.
- 6. Tecnología HSDPA La tecnología HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) es la optimización de la tecnología espectral UMTS/WCDMA, y consiste en un nuevo canal compartido en el enlace descendente (downlink) que mejora significativamente la capacidad máxima de transferencia de información pudiéndose alcanzar tasas de hasta 14Mbps. Soporta tasas de throughput promedio cercanas a 1 Mbps. Es la evolución de la tercera generación (3G) de tecnología móvil, llamada 3.5G, y se considera el paso previo antes de la cuarta generación (4G), la futura integración de redes. Actualmente se está desarrollando la especificación 3.9G antes del lanzamiento de 4G. Tecnología: HSDPA lleva a las redes WCDMA a su máximo potencial en la prestación de servicios de banda ancha, mediante un aumento en la capacidad de datos celulares, con throughput más elevado. De la misma manera en que UMTS incrementa la eficiencia espectral en comparación con GPRS, HSDPA incrementa la eficiencia espectral en comparación con WCDMA. La eficiencia espectral y las velocidades aumentadas no sólo habilitan nuevas clases de aplicaciones, sino que además permite que la red sea utilizada simultáneamente por un número mayor de usuarios; HSDPA provee de tres a cuatro veces más capacidad que WCDMA. En cuanto a la interfaz de las aplicaciones en tiempo real tales como videoconferencia y juegos entre múltiples jugadores, actualiza a la tecnología WCDMA al acortar la latencia de la red (se prevén menos de 100ms), brindando así mejores tiempos de respuesta. HSDPA emplea un eficiente mecanismo de programación para determinar qué usuario obtendrá recursos. Finalmente, comparte sus canales de alta velocidad entre los usuarios del mismo dominio de tiempo, lo que representa el enfoque más eficiente. Implementación: La mayoría de los operadores de 3G ofrecen esta tecnología en su red. La principal utilidad del servicio es acceso a internet con mayor ancho de banda y menor latencia. Esto permite navegar, hacer descargas de correo electrónico, música y vídeo a mayor velocidad. Los operadores han enfocado el servicio como un acceso móvil a Internet de banda ancha para ordenadores portátiles. El principal objetivo de HSDPA es el de conseguir un ancho de banda mayor. La compatibilidad es crítica, así que los diseñadores de HSDPA utilizaron una filosofía evolutiva. Técnicamente, los principios operativos básicos de HSDPA son fáciles de entender. El RNC encamina los paquetes de datos destinados para un UE particular al Nodo-B apropiado. El Nodo-B toma los paquetes de datos y programa su transmisión al terminal móvil emparejando la prioridad del usuario y el ambiente de funcionamiento estimado del canal con un esquema apropiadamente elegido de codificación y de modulación. El UE es responsable de reconocer la llegada de los paquetes de datos y de proporcionar al Nodo-B información sobre el canal, control de energía, etc. Una vez que envíe el paquete de datos al UE, el Nodo-B espera un asentimiento. Si no recibe uno dentro de un tiempo prescrito, asume que el paquete de datos fue perdido y lo retransmite. La Codificación y Modulación Adaptativa, es aplicada de la siguiente manera, el software en el Nodo B (estación base) analiza la calidad de la señal del usuario y usa esta información y la capacidad de la celda para determinar el esquema de modulación para cada dispositivo. Así que para una buena calidad de señal y una ligera carga en la celda, el Nodo B asigna la modulación 16QAM(*) permitiendo usualmente velocidades de hasta 3.6Mbps, esta velocidad es la usualmente implementada hasta ahora en las redes celulares.
- 7. (*) HSDPA realiza mejoras sobre los 5MHz de ancho de banda del canal de bajada de W- CDMA (wideband CDMA) usando una técnica diferente de modulación y codificación: modulación de amplitud en cuadratura 16QAM y codificación variable de errores.