3G - Si busca información sobre el proyecto de Clusters, el Internet2

Transcripción

Comunicaciones Inalámbricas
3G
Iván Bernal, Ph.D.
[email protected]
Quito – Ecuador
Copyright @2007, I. Bernal
Agenda
• IMT2000
• CDMA2000
• WCDMA
• //handoff =traspaso
Revisión Julio 2007
Iván Bernal, Ph.D.
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1
Bibliografía
• A. Miceli, “Wireless Technician’s Handbook”, 2nd Edition,
Artech House, 2003.
• Telefónica I+D, “Las Telecomunicaciones y la Movilidad en la
Sociedad de la Información”, 1ª Ed., Febrero de 2005.
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IMT--2000
IMT
• International Mobile Telecommunications System 2000
De la ITU.
Tiene como propósito facilitar la introducción de nuevas funcionalidades y proporcionar una
evolución desde los sistemas 2G hacia 3G.
Esencialmente define un sistema de movilidad inalámbrico que permitiría servicios de
comunicación de altas velocidades, de hasta 2 Mbps.
¾ Mayor capacidad de sistema y una mayor eficiencia espectral.
Para usar una banda de frecuencia global en el rango de 2000 MHz que soportaría un estándar
de comunicaciones inalámbricas único y ubicuo para todos los países en el mundo.
• Es un estándar global diseñado para armonizar los estándares 3G.
backhaul sobre
• Una de sus principales metas es estandarizar el tipo de red de “backhaul”
la que los formatos de radio pueden operar.
IS-95 fue diseñado para operar con IS-41 y GSM para operar con GSM-MAP.
A medida que CDMA evolucione hacia CDMA2000 será posible operar con cualquiera de las
dos.
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IMT--2000
IMT
• Historia
Ya en la WARC (World Administrative Radio Conference) de 1992 se empezó a trabajar en la
definición de un nuevo espectro para la actualización de los sistemas 2G, para proveer nuevas
características, servicios y uso eficiente de dicho espectro.
¾ Se debe considerar q
que en 1992,, GSM,, IS-95 e IS-136 estaban apenas
p
en instalaciones iniciales.
En la misma época la ITU inició sus trabajos en definir que deberían hacer los sistemas de 3G.
¾ De este grupo vino el Sistema IMT2000.
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IMT--2000
IMT
• Historia
Así inició el proceso de desarrollo de la nueva tecnología y de los estándares que constituirían el
sistema.
3GPP (Third Generation Partnership Program)
¾ Un comité global fue formado para coordinar el proceso y fue denominado 3GPP.
9 A medida que se avanzó en el proceso era claro que existiría mas de una interfaz de aire.
9 Se estableció otro programa de Partnership: 3GPP2.
3GPP1
¾ El grupo original que inició el trabajo en lo que sería el sistema WCDMA.
3GPP2
¾ Para garantizar que el estándar CDMA2000 se ajuste al estándar IMT-2000.
TD SCDMA (Ti
TD-SCDMA
(Time DivisionDi i i
S h
Synchronous
C
Code
d Di
Division
ii M
Multiple
l i l Access)
A
)
¾ Formato 3G que se está instalando en China.
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IMT--2000
IMT
• Objetivo de los sistemas 3G
Proveer comunicaciones inalámbricas de alta velocidad para soportar la transmisión de datos,
video y multimedia además de la de voz.
• IMT200 ha definido la visión de la ITU de las capacidades 3G:
Calidad de voz comparable a la PSTN.
Velocidad de transmisión de datos de 144 kbps para usuarios en vehículos motorizados a alta velocidad sobre
grandes áreas.
Velocidad de transmisión de datos de 384 kbps para personas estáticas, desplazándose a pie, o moviéndose
lentamente en pequeñas áreas.
Soporta de 2.049 Mbps para uso en oficinas
Tasa de transmisión asimétricas y simétricas.
Soporte para transmisión de datos mediante conmutación de circuitos y paquetes
paquetes.
Una interfaz adaptiva al Internet para reflejar eficientemente el carácter asimétrico entre tráfico upstream y
downstream.
Uso mas eficiente del espectro disponible.
Soporte para una amplia variedad de equipos móviles
Flexibilidad para permitir la introducción de nuevos servicios y tecnologías.
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IMT--2000
IMT
• La ITU aprobó en 1999 cinco interfaces de radio para la familia de
estándares de IMT-2000 (recomendación ITU-R M.1457).
Se cubre un conjunto de interfaces de radio para performance optimizado en
diferentes ambientes de radio.
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IMT--2000
IMT
•
IMT-DS (Direct Sequence).
Conocido como UTRA FDD (UMTS Terrestrial
Radio Access FDD), y más comúnmente como
WCDMA (Wideband CDMA).
•
IMT-MC (Multicarrier)
Versión 3G de IS
IS-95
95 (también conocido como
cdmaOne, USA), y se suele denominar cdma2000.
•
IMT-TC (Time Code)
UTRA TDD *** TD-SCDMA
UTRA que utiliza multiplexación por división en el
tiempo.
•
IMT-SC (Single Carrier)
Esencialmente
E
i l
t es una particularización
ti l i ió de
d GSM
Fase 2+, conocido como EDGE (Enhanced Data
Rates for GSM Evolution).
Para redes que usan solo TDMA (UWC 136)
•
IMT FT (Frequency Time)
De Europa. Este sistema se conoce como DECT
(Digital Enhanced Cordless Telecommunications).
9
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IMT--2000
IMT
• Dos de las alternativas crecieron a partir del trabajo del ETSI para
desarrollar un UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) como
el estándar 3G de Europa, y se propusieron a IMT-2000.
UMTS incluye dos estándares:
¾ WCDMA o UTRA FDD (UMTS Terrestrial Radio Access FDD)
¾ IMT-TC o TD-CDMA (UTRA TDD , combinación de WCDMA y TDMA) para proveer un camino de
actualización para sistemas GSM, basados en TDMA.
A inicios del siglo, varias propuestas competidoras basadas en wideband CDMA se
unieron en un solo estándar WCDMA.
¾ El estándar WCDMA resultante se llama ahora UMTS (aclaración)
Nomenclatura
¾ Otras referencias llaman solo a WCDMA como UMTS (sin incluir a IMTIMT-TC).
9 Con la última aclaración es lo aceptado actualmente.
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3GPP
•
3rd Generation Partnership Project es el principal foro de estandarización de un sistema móvil 3G.
No tiene entidad legal
Es un proyecto común de sus socios y está formado por:
¾ ETSI en Europa
¾ ATIS en USA
¾ ARIB y TTC en Japón
¾ TTA en Corea
¾ CCSA en China
•
3GPP representa un acuerdo de colaboración entre organismos de estandarización y otras
entidades relacionadas para producir las especificaciones técnicas relativas a:
Un sistema 3G basado en una red de core GSM/MAP evolucionada y en el acceso radio UTRA.
La eevolución
ol ción del acceso radio GSM/GPRS/EDGE
GSM/GPRS/EDGE.
•
La estandarización en 3GPP es un proceso gradual, con continuas revisiones y evoluciones.
3GPP produce cada cierto tiempo un conjunto de documentos que constituye un estándar que se conoce
como “Release”.
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3GPP
• Esta forma de trabajo, heredada de GSM, permite tener un sistema funcionando a la vez
que se mejora y completa.
3GPP ha producido tres releases y está trabajando en la cuarta.
La Figura muestra la evolución temporal y los hitos fundamentales, desde la primera
versión de la norma GSM (Fase 1).
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3GPP
• Release 99
UMTS presenta cambios radicales frente a GSM/GPRS en la red de acceso radio, al
emplear la tecnología WCDMA en la interfaz aire.
•
Releases 4,
4 5y6
Los cambios fundamentales se presentan en el núcleo de red y en las capacidades de
servicio que se especifican .
3GPP introduce opciones en la configuración de red, y especifica la arquitectura y
protocolos para poder desplegar una red móvil 3G basada totalmente en el protocolo
IP.
¾ Los servicios de conmutación de p
paquetes
q
de UMTS yya emplean
p
IP p
para el transporte
p
de
datos de usuario extremo a extremo, así como en el backbone.
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3GPP
• Release 99
En su modo FDD, es la base de las redes 3G hoy en servicio (NTT DoCoMo) y que está en fase
de despliegue en Europa.
EDGE
• Release 4
Modo TD-SCDMA
¾ Nueva interfaz radio desarrollada por el socio chino CCSA
¾ Similar al modo TDD de la Release 99 pero con diferente tasa de chip.
9 1,28 Mchip/s vs. 3,84 Mchip/s.
¾ En la red core se introduce la separación de los planos de señalización y usuario y el
concepto media gateway.
gateway
Introduce el concepto GERAN
¾ Se puede usar GSM/GPRS/EDGE con UMTS.
¾ UTRAN basado en CDMA.
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3GPP
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3GPP
• Release 5
Introduce IMS (IP Multimedia Subsystem)
¾ Para el control de sesiones multimedia completamente basado en tecnología IP y se
considera el potenciador de la introducción de All-IP en la red móvil.
¾ IMS permite soportar múltiples flujos multimedia con diferentes QoS,
QoS y utiliza el
dominio de paquetes y el protocolo SIP para el control de sesión.
9 IMS provee acceso a la PSTN (Se usa SIP -Session Initiation Protocol- para
señalización).
¾ IMS representa la implantación conservadora de la arquitectura All-IP en 3G.
¾ Promueve la convergencia con la Internet multimedia, proporcionando servicios de
contenidos y comunicaciones multimedia en tiempo real.
¾ Posibilita
P ibilit una integración
i t
ió natural
t
l con los
l servicios
i i TCP/IP (videoconferencia,
( id
f
i voz sobre
b
IP, “streaming”, presencia, mensajería instantánea y diferida, web, etc.), permitiendo al
operador 3G que pueda proporcionar a sus abonados una atractiva oferta de servicios
multimedia combinados.
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3GPP
• Release 5
HSDPA (High Speed Downlink Packet Access)
¾ HSDPA introduce en la red de acceso radio un nuevo canal descendente, compartido y
de alta velocidad.
¾ Servicio basado en paquetes que incrementa la velocidad de transmisión de hasta 8-10
8 10
Mbps ( y hasta 20 Mbps para Sistemas MIMO).
¾ Mejoras Tecnológicas recientes incorporadas:
9 Multiple-input multiple-output (MIMO)
9 Adaptive Modulation and Coding (AMC)
9 Fast Hybrid Automatic Repeat reQuest (FHARQ)
9 Fast Cell Selection (FCS)
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3GPP
• Release 5
HSDPA (High Speed Downlink Packet Access)
¾ AMC (Adaptive Modulation and Coding )
9 Es una técnica de adaptación del enlace de radio en la que el orden de la
modulación y método de codificación del canal son cambiados de acuerdo a la
calidad de la señal recibida.
9 Es algo sensible a errores en las mediciones y retardos.
¾ FHARQ (Fast Hybrid Automatic Repeat reQuest )
9 Propuesto para proveer adaptación del enlace implícito a condiciones del canal
instantáneas.
9 Esquema para retransmisiones selectivas.
¾ FCS (Fast Cell Selection)
9 Propuesto para disminuir la interferencia e incrementar la capacidad del sistema.
9 El móvil indica la mejor celda en el canal directo usando señalización en el canal
reverso.
Si bien múltiples celdas pueden ser miembros del conjunto activo, solo una puede
transmitir a la vez.
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3GPP
• Release 6
Servicio MBMS (Multimedia Broadcast/Multicast Service)
¾ Es la funcionalidad más significativa del Release 6.
¾ Servicio de transporte, independiente de la aplicación, con uso de recursos óptimo:
9 En la interfaz radio los datos se transmiten una sola vez por canal común para todos los suscriptores
de la celda.
9 En la red se utiliza una sola portadora.
¾ Se estandariza tanto para accesos radio UTRAN como GERAN.
¾ Permitirá servicios de streaming y de descarga de archivos, localizados geográficamente, con control sobre el
QoS y sobre la facturación.
¾ La recepción no está garantizada por la red de acceso.
9 Si es necesaria, deberá llevarse a cabo en las capas superiores.
¾ Modo broadcast
9 Transmisión unidireccional punto a multipunto a todos los usuarios del área de servicio.
¾ Modo multicast
9 La transmisión se realiza sólo para los usuarios suscritos a un grupo multicast, y permite tarificación
y facturación.
¾ Las modificaciones en la interfaz aire de UTRAN (Um) se han reducido en lo posible.
9 No se introduce un nuevo canal físico o de transporte, aunque a nivel lógico son necesarios dos nuevos
canales descendentes (control y tráfico).
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3GPP
• Release 6
IMS (IP Multimedia Subsystem) Fase 2
¾ Parte de la funcionalidad original no fue completada a tiempo para ser incluida en la
Release 5
9 Por ejemplo
ejemplo, la gestión de grupos y los servicios de conferencia y mensajería.
mensajería
Se dedica el esfuerzo necesario para la migración de los desarrollos de IMS basados en IPv4 a
IPv6.
¾ La interoperabilidad WLAN-3GPP
9 El acceso WLAN al núcleo de red móvil se estandariza como alternativa de acceso.
¾ La aplicación Push to talk over Cellular (PoC)
9 Está siendo estandarizada en OMA, pero utilizará el subsistema IMS de las redes
3GPP.
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3GPP
• A partir de la Release 4 se especifica la separación funcional del tradicional MSC en dos
elementos funcionales:
MSC Server (plano de control)
¾ Provee el control de las llamadas y el control de la movilidad del MSC (en la parte de conmutación de
circuitos).
¾ Contiene una VLR que mantiene datos del abonado y datos relacionados a CAMEL.
¾ Adicionalmente, es responsable de la conversión de señalización (señalización usuario-a-red
convertida a señalización red-a-red).
9 Empleando SS7 sobre IP (utilizando soluciones SIGTRAN de IETF)
Signaling Transport (SIGTRAN )
Internet Engineering Task Force (IETF)
Los protocolos SIGTRAN especifican los medios por los que mensajes SS7 pueden transportarse de
forma confiable sobre redes IP.
Media Gateway (plano de usuario)
¾ Transporta la voz en paquetes, empleando tecnología de VoIP.
Esto permite la introducción de un backbone IP en el dominio de conmutación de circuitos de la red core.
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3GPP
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3GPP
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OMA
• Open Mobile Alliance
Organismo de estandarización creado en junio de 2002
Para estandarizar servicios y aplicaciones móviles de manera independiente a la tecnología de transporte y
acceso.
Participan:
p
¾ Principales operadores móviles
¾ Fabricantes de equipos de red y terminales
¾ Proveedores de servicios y contenidos
¾ Compañías de tecnologías de la información de todo el mundo
Consolida e integra diversos grupos:
¾ WAP Forum
¾ Location Interoperability Forum (LIF)
¾ SyncML Initiative
¾ MMS-IOP (Multimedia Messaging Interoperability Process)
¾ Wireless Village
¾ Mobile Gaming Interoperability Forum (MGIF)
¾ Mobile Wireless Internet Forum (MWIF)
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OMA
• Objetivo principal
Garantizar interoperabilidad extremo a extremo de los servicios móviles
• Se centra en la especificación de una arquitectura de servicios con interfaces abiertas e
independiente de la tecnología de redes móviles y sus plataformas.
• Además de las actividades de interoperabilidad, OMA trabaja en las siguientes áreas de
especificación de servicios:
Multimedia Messaging Service (MMS)
Device Management & Client Provisioning
Digital Rights Management (DRM)
Mobile Broadcast Services (MBS)
Push to talk over Cellullar (PoC)
Content Screening
Presencia y disponibilidad
Instant Messaging
Mobile Web Services
Otros
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3GPP2
• De forma similar a como se estableció 3GPP.
• Para la estandarización de los sistemas cdma2000
Ha ido produciendo distintas versiones de las distintas modalidades del estándar (1xRTT, 3xRTT, 1xEV-DO
y 1xEV-DV).
• Se realiza a través de un proyecto de colaboración, sin entidad legal.
• Organismos de estandarización involucrados:
ARIB, Association of Radio Industries and Businesses (Japón)
CCSA, China Communications Standards Association (China)
TIA, Telecommunications Industry Association (USA)
TTA, Telecommunications Technology Association (Corea)
TTC, Telecommunications Technology Committee (Japón)
• También cuenta con dos representantes del mercado:
The CDMA Development Group (CDG)
IPv6 Forum
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IEEE 802.21
• Estudia técnicas para permitir handoffs entre redes heterogéneas
(IEEE 802.11/802.16/802.20 y UMTS o GPRS).
j
es un estándar q
que definirá mecanismos
• El objetivo
independientes del acceso al medio (capa 2).
• Estos mecanismos permitirán optimizar la detección y selección de
los puntos de acceso y los handoffs, procesos que en todo caso son
gestionados por entidades de las capas superiores.
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CDMA2000
• CDMA2000 es para muchos la siguiente generación de IS-95, es
una actualización y mantiene compatibilidad.
principales
p
q
que un operador
p
CDMA p
podría considerar:
• Pasos p
IS-95
IS-95B
3G-1X (1XRTT)
1XEV-DO
1XEV-DV
3G 3X (3XRTT)
3G-3X
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CDMA2000
• IS-95
El estándar 2G instalado.
• IS-95B (2.5G)
Instalado en Asia pero muy poco en USA.
Algunas mejoras incluyendo transmisión de datos mediante conmutación de paquetes.
¾ 64 kbps o 96 kbps.
• 3G-1X (1XRTT, Radio Transmission Technology with one carrier)
Se le suele llamar solamente 1X.
¾ 1X se refiere al uso de una vez la tasa de spreading de IS-95 que es 1.2288 Mcps.
Se le conoce como la primera fase 3G de CDMA (cdma2000 1x) y se esperaba que sea ampliamente instalada
debido a los incrementos en capacidad y por sus facilidades para transmisión de datos a altas velocidades.
Se le suele considerar 2.5G.
2 5G
¾ Puede llegar a duplicar la capacidad de usuarios de voz de las redes cdmaOne.
¾ Ofrece velocidades máximas de transmisión de paquetes de datos de 307 kbps en entornos móviles.
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CDMA2000
• 1XEV-DO (Data Only)
Conocida como Qualcomm HDR (High Data Rate) o CDMA/HDR o IS-856.
¾ Una solución “high-speed Data Only”.
9 Orientada al uso de IP para transmisión de paquetes y acceso a Internet.
Esquema asimétrico, para downstream (de 38.4 kbps a 2.4576 Mbps) y para upstream ( de 9.6 kbps a 156.3 kbps)
9 Con VoIP se p
puede soportar
p
tráfico de voz.
EV hace referencia a que es una tecnología “evolutionary” basada en IS-95.
Se la puede integrar con relativa facilidad en redes CDMA existentes.
Se la considera también una solución interina 2.5G.
Algunos estiman que 1XEV se instalará en paralelo con 1X.
¾ 1X para servicios de voz
¾ 1XEV para servicios de datos
• 1XEV
1XEV-DV
DV (Data Voice)
Una versión mejorada de 1XEV-DO.
Permite simultáneamente servicios de voz.
frece servicios multimedia que integran simultáneamente voz y paquetes de datos a alta
velocidad
¾ Alcanza hasta 3,09 Mbit/s.
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CDMA2000
• 3G-3X (3XRTT) /(cdma2000 3x)
La versión 3G completa de CDMA.
Una perspectiva es que se tendrá una instalación limitada debido a altos costos y problemas de
demanda y competitividad.
Se refiere a la opción original multicarrier (MC).
¾ Implica la utilización de tres portadoras "1x" (de 1,25 MHz de ancho de banda cada
una) para incrementar la velocidad binaria y utilizar una banda de 5 MHz.
¾ Sin embargo, se sugiere que ha perdido su posible hueco en el mercado debido al
empuje de la tecnología 1xEV.
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CDMA2000
• El primer sistema comercial que se lanzó mundialmente con cdma2000 1x SK
Telecom (en Corea del Sur) en octubre de 2000.
• Se ha seguido desplegando en algunos países de Asia, América del Norte y del
Sur, y en Europa.
• En el 2002 SK Telecom y KT Freetel lanzaron el sistema cdma2000 1xEV-DO.
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CDMA2000
• A medida que CDMA
evolucione hacia CDMA2000
será posible operar con IS-41
o GSM-MAP.
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CDMA2000
• 1X-RTT
Se aseguraba que casi todos los operadores en el mundo instalarían al menos esta primera fase.
¾ El ancho de banda de la señal permanece la misma (1.2288 MHz)
¾ El sistema es compatible hacia atrás.
9 En la mayoría de los casos se actualiza una tarjeta y software en las BTSs
BTSs.
¾ Las MSs deben ser cambiadas.
Mejoras
¾ El número de Códigos Walsh se incrementa a 128, y se incrementa su longitud.
¾ Mejores códigos de control de errores.
¾ Mejores y mas rápidos mecanismos de control de potencia.
¾ Mejoras en la diversidad de transmisión.
¾ Nuevos canales físicos
9 Para fast paging, lo que mejora el tiempo ocioso de la MSs y mejora la duración de baterías.
Resultados
¾ Casi duplicar la capacidad de voz.
¾ Servicios de datos con conmutación de paquetes a mayores velocidades (hasta 153 kbps).
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CDMA2000
• 1X-RTT
La arquitectura de red de cdma2000 distingue entre los
dominios de conmutación de circuitos y de paquetes.
¾ Conmutación de circuitos
9 El diseño busca la interoperabilidad con las redes IS-95
9 Utiliza los mismos elementos que la red core de GSM alrededor del MSC.
Aunque funcionalmente son equivalentes, las MSCs y HLRs de cdma2000 se basan
en la utilización de diferentes protocolos de señalización y formatos de datos.
9 Difiere de UMTS en el protocolo de gestión de la movilidad.
Se emplea el protocolo especificado en ANSI-41.
paquetes
q
¾ Conmutación de p
9 Predomina la reutilización de protocolos existentes para redes IP antes que la
reutilización de la infraestructura de conmutación de paquetes de GPRS como en
UMTS.
9 Por ejemplo, se utiliza Mobile IP (para soportar la movilidad), IPSec (para seguridad) y
AAA (Authentication, Authorization and Accounting para acceso a la red).
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CDMA2000
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CDMA2000
• 1X-RTT
Como los servicios de datos en IS-95 se implementan con conmutación de circuitos,
es necesario incluir un elemento de interfuncionamiento (Inter Working Function,
IWF) entre el Internet y el MSC.
¾ Esto no es viable para servicios de datos de mayores tasas binarias (manejadas en 3G)
3G).
En conmutación de paquetes, el elemento central es el PDSN (Packet Data Serving
Node).
¾ El punto de unión con la red privada IP.
¾ Es el punto de terminación del protocolo de enlace PPP (Point-to-Point Protocol).
¾ Está conectado al (BSS) a través de la interfaz R-P (Radio- Packet).
¾ También es responsable de la gestión de la movilidad actuando como un Foreign Agent (FA) para la
funcionalidad de Mobile IP (MIP).
Servidor AAA (Accounting, Authentication and Authorization)
¾ Basado en RADIUS (Remote Authorization Dial-In Service)
9 Se utiliza para labores de autenticación.
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CDMA2000
• 1X-RTT
También se necesita un Home Agent (HA) para
terminar los túneles IP y mantener la sesión Mobile
IP.
En el BSS se requiere una nueva funcionalidad,
denominada PCF (Packet Control Function), para
soportar los nuevos servicios en conmutación de
paquetes de la interfaz R-P.
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CDMA2000
• 1x EV-DO
No usa la interfaz R-P
Se necesitan otros elementos de red
¾ Router de acceso (AR) cdma2000 1xEV-DO.
¾ Puntos de acceso (Access Points, AP), que emplean el esquema de acceso TDM en el
enlace descendente y CDMA en el ascendente.
9 Incorpora las funcionalidades de control necesarias para soportar este tipo de
servicios.
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CDMA2000
• 3X-RTT
El concepto básicamente es usar 3 canales de
1.2288 MHz.
¾ Se denomina “spreading rate 3”
¾ La spreading rate es 3.6864 Mcps
La longitud de los códigos de Walsh es de
hasta 256, incrementando la capacidad.
Se tendrán velocidades de datos de hasta 2
Mbps.
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CDMA2000 (Red de Acceso)
• Los sistemas 1xEV (DO y DV) mantienen compatibilidad en los requisitos de
espectro con los sistemas 1x y cdmaOne.
Los operadores con licencias para operar cdmaOne y suficiente espectro, pueden conseguir que
sus sistemas evolucionen de 2G a 3G sin necesidad de adquirir nuevas licencias.
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CDMA2000
• Configuraciones de radio
En CDMA2000, los operadores tienen gran flexibilidad en los servicios que pueden ofrecer.
¾ Tanto los enlaces forward y reverso tienen varias configuraciones de radio que proveen diferentes
niveles de tasa de datos, y por lo tanto servicios.
9 Se usan diferentes modulaciones y formas de codificación.
Enlace forward
¾ 9 configuraciones de radio (RC, Radio Configurations)
9 RC1 y RC2 son configuraciones de IS-95B
9 RC3 a RC5 son configuraciones 3G-1X
9 RC6 a RC9 son configuraciones 3G-3X
Enlace reverso
¾ 6 configuraciones de radio (RC, Radio Configurations)
9 RC1 y RC2 son configuraciones de IS-95B
9 RC3 a RC6
Dramáticamente diferentes.
Los enlaces reversos tiene muchos cambios para incrementar la capacidad.
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CDMA2000
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CDMA2000
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CDMA2000
• Interfaz de aire
Sentido reverso tiene marcadas
diferencias.
¾ Se agregan varios canales físicos.
9 Canales piloto
9 Canales de datos suplementarios
9 Canales de control para
señalización
¾ Diferente a IS-95, donde solo se tenía un
canal físico transmitido desde la MS.
¾ Se utiliza la modulación HPSK (Hybrid
Phase Shift Keying)
9 Conocida como OCQPSK
(Orthogonal Complex Quadrature
Phase Shift Keying)
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CDMA2000
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CDMA2000
• Control de Potencia
Uno de los cambios mas importantes en CDMA2000 es la introducción de control de
potencia rápido en el enlace forward.
Se implementa
p
de manera similar al control de p
potencia del enlace reverso.
¾ Un lazo externo (outer loop) que fija el Eb/No deseado para obtener una cierta FER.
¾ El lazo interno mide la potencia recibida para par enviar los bits de control a la BTS.
Los bits de control en cualquiera de los sentidos ( forward o reverso) se pueden
enviar como un subcanal de los canales de datos o en alguno de los nuevos canales
agregados.
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CDMA2000
• Forward Transmit Diversity
En la actualidad, la mayoría de estaciones base usan diversidad de recepción, usando
dos antenas para combinar las señales recibidas o tomar la de mejor recepción.
La idea en transmisión es similar.
¾ La BTS usará dos antenas para transmitir.
¾ Se consideran dos alternativas opcionales.
STS (Space-Time Spreading)
¾ Se transmiten todos los datos por las dos antenas pero se usan funciones ortogonales
diferentes en cada una para el spreading.
¾ El móvil recibe las señales de ambos caminos y las combina.
OTD (Orthogonal Transmit Diversity)
¾ Se distribuyen los símbolos entre las antenas y luego se usan funciones ortogonales
diferentes.
¾ El móvil recibe las dos señales, de ambos caminos, y las combina.
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CDMA2000--TDD
CDMA2000
• Están estandarizadas versiones TDD de CDMA2000.
• No se espera que tengan una gran acogida.
• La idea es utilizar menos ancho de banda en una conversación.
Se tendrá una disminución en el performance.
Iván Bernal, Ph.D.
49
CDMA2000-- Todo IP
CDMA2000
• En cdma2000 también se plantea la evolución hacia una red “todo IP”.
Se ha realizado un esfuerzo de convergencia con el modelo de 3GPP.
La arquitectura de red “todo IP” de 3GPP2 se representa en la Figura.
¾ En esta arquitectura aparecen una serie de elementos nuevos. Por ejemplo:
9 Access Gateway
Incorpora las funcionalidades del PDSN y del AR, incluyendo el soporte al FA
de Mobile IP.
9 Elementos necesarios para soportar servicios multimedia a través de lo que se
denomina IMD (IP Multimedia Domain), que es funcionalmente equivalente al
IMS (IP Multimedia Subsystem) de UMTS.
Iván Bernal, Ph.D.
50
25
CDMA2000-- Todo IP
CDMA2000
Iván Bernal, Ph.D.
51
CDMA2000-- Todo IP
CDMA2000
•
En la Figura se presentan los elementos
funcionales propios del IMD (IP
Multimedia Domain) para el plano de
control.
•
3GPP y 3GPP2 han cooperado para
maximizar el número de elementos e
interfaces compatibles en IMS Release 6 e
IMD Revisión 3, alineándose también con
los estándares de IETF.
•
Este esfuerzo implica que, aunque el plano
de transporte no llegue a converger, el
plano de control entre ambos tipos de redes
tiende a converger en una solución “todo
IP”.
Iván Bernal, Ph.D.
52
26
UMTS (WCDMA)
• No es compatible con CDMA pero usa muchos de los conceptos y
características de CDMA.
Hay ciertas semejanzas con CDMA2000 pero la nomenclatura es diferente.
• No se tiene como objetivo mantener compatibilidad con sistemas existentes.
existentes
El interfaz de aire de CDMA2000 tiene la tarea extra de mantener compatibilidad con IS-95.
¾ En realidad se diseñó para operar en la misma red principal (core network) que GSM: GSM-MAP.
• Se lo considera como el sucesor natural de GSM.
A pesar que se requieran subsistemas diferentes de RF para soportar formatos 2G,
2.5G y 3G, en la transición GSM a WCDMA. La core network puede ser la misma y
ofrecer servicios multimodo.
• Las primeras instalaciones de WCDMA se realizaron en Japón.
Primer sistema comercial activado en 2001.
Al menos 75 países han elegido el formato para usarlo en sus sistemas 3G.
Iván Bernal, Ph.D.
53
UMTS (WCDMA)
• Se usarán canales de 5 MHz.
Se espera que se puedan soportar mas de 100 llamadas de voz simultáneas.
Chip rate es de 3.84 Mcps.
• Modos de operación
El sistema está diseñado para operar en FDD y TDD.
• Problemas con TDD
TDD Power Pulsing
¾ El móvil debe transmitir por pulsos, se genera interferencia audible.
¾ Si el móvil incrementa su velocidad, los pulsos deberán ser mas cortos, incrementando la
interferencia.
Interferencia de otras estaciones base
¾ Como se usa la misma frecuencia en toda la red, una estación base puede estar transmitiendo a un
móvil en la misma ranura que otro móvil está esperando la transmisión pero de otra estación base.
9 El resultado neto es que la segunda estación no recibe la señal deseada.
¾ Esto se mejora si todas las estaciones base estuvieran sincronizadas.
9 Esto es lo que se tiene en TD-SCDMA.
Iván Bernal, Ph.D.
54
27
UMTS (WCDMA)
• Nomenclatura
La nomenclatura comúnmente utilizada en
2G ha sido cambiada.
¾ MS es UE (User Equipment)
¾ BTS es “Node B”
¾ BSC es RNC
¾ SIM es USIM (Universal Subscriber
Identity Module)
¾ BSS es RNS (Radio Network System)
Hay otros términos que deben
considerarse para evitar confusión.
¾ El nombre completo del estándar
WCDMA es UMTS Terrestrial Radio
Interface en los modos TDD o FDD.
9 UTRA-FDD
UTRA FDD y UTRA
UTRA-TDD
TDD
9 La ITU conoce como IMT DS
Iván Bernal, Ph.D.
55
UMTS (WCDMA)
• Las redes UMTS se componen de subredes:
Telecomunicaciones
¾ Proporcionar la conexión extremo a extremo.
¾ Elementos
9 Core network
9 La red de acceso radio (UTRAN)
9 Los terminales móviles
Red de gestión
¾ Proveer medios para:
9 Facturación y tarificación de los abonados.
9 Registro y la definición de los perfiles de servicio.
9 Seguridad y la operación de los elementos de red.
Iván Bernal, Ph.D.
56
28
UMTS (Core
(Core Network
Network))
•
En UMTS se intenta definir una red de core universal, que pueda gestionar distintos tipos de red de acceso radio y
conectarse a distintos tipos de redes fijas.
•
En una primera fase se parte del core de la red GSM/GPRS buscando minimizar costos y facilitar la evolución.
¾ Como en GSM/GPRS, la red de core se ha dividido en dos dominios:
¾ Conmutación de circuitos (voz y datos) y Conmutación de paquetes (datos)
Iván Bernal, Ph.D.
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UMTS (Core
(Core Network
Network))
• Los elementos funcionales comunes a los dos dominios (circuitos y paquetes):
HLR
VLR
AAA (Authentication, Authorization, Accounting)
EIR (Equipment Identity Register).
SMS-GMSC (Short Messages Services Gateway MSC)
¾ Actúa como una interfaz entre el centro de servicios de mensajes cortos (SMSC) y la PLMN.
¾ Permite que los mensajes cortos se entreguen a los móviles desde el centro de servicios de mensajes.
9 Se recibe un mensaje del SMSC e interroga al HLR para obtener información de
enrutamiento y avanzar en la entrega del mensaje a la red de destino.
SMS Interworking MSC – SMS-IWMSC
SMS IWMSC (Short Messages Services Interworking MSC)
¾ Actúa como una interfaz entre las MSC y el centro de servicios de mensajes cortos.
¾ Permite que los mensajes cortos se envíen desde los móviles al centro de servicios.
9 Se recibe un mensaje de una red móvil se la entrega al SMSC.
Iván Bernal, Ph.D.
58
29
UMTS (WCDMA)
• Core Network
Los elementos particulares del dominio Circuit Switched son:
¾U-MSC (UMTS Mobile-services Switching Centre)
¾U-GMSC (UMTS Gateway MSC)
¾IWF (InterWorking Function).
9Entidad funcional asociada a la U-MSC.
9Proporciona la funcionalidad necesaria para el interfuncionamiento
entre una red UMTS y otras redes fijas (ISDN, PSTN y PDNs).
9Sus funciones dependen de los servicios y el tipo de la red fija.
Incluso puede llegar a no tener función alguna cuando ambas redes sean compatibles.
Iván Bernal, Ph.D.
59
UMTS (Core
(Core Network
Network))
• Los elementos particulares del dominio Packet Switched son:
U-SGSN (UMTS Serving GPRS Support Node)
U-GGSN (UMTS Gateway GPRS Support Node)
BG (Border Gateway)
SIP y H.323
H 323
¾ Son dos servidores que gestionan el control del servicio de voz sobre IP, así como los servicios
multimedia.
• La estrategia de dividir la red core en dos dominios de conmutación facilita la
migración hacia redes 3G a partir de las 2G y 2.5G.
Puede ser un freno para el soporte de servicios más avanzados.
• Desde los comienzos del sistema se planteó la necesidad de evolucionar hacia
conceptos más modernos y versátiles, pero garantizando la coexistencia e
interoperabilidad de las redes 2G y 3G.
Iván Bernal, Ph.D.
60
30
UMTS ((UTRAN
UTRAN))
• Red de radio de acceso (Universal Terrestrial Radio Access Network)
• Formado por:
RNS (Radio Network System
RNC (Radio Network Controller)
Nodos B (estaciones base)
• Los elementos funcionales que
constituyen la UTRAN se
comunican con:
Iu
¾ La interfaz entre la red core y
el RNC.
Iur
¾ La interfaz entre dos RNCs
Iub
¾ La interfaz entre un RNC y un
Nodo B.
Uu
¾ La interfaz radio o aire (entre
un Nodo B y un móvil)
Iván Bernal, Ph.D.
61
UMTS (UTRAN)
• Interfaz radio (Uu)
En el tramo radioeléctrico se presenta un enfoque revolucionario
¾ En la red de core se ofrece un enfoque evolutivo, tratando de construir las redes 3G
sobre lo ya existente en la 2G,.
¾ Desde la perspectiva europea,
europea se ha optado por una ruptura prácticamente total con lo
que había antes.
9 Se ha recurrido a DS-CDMA (Direct Sequence-CDMA), diferente de TDMA
empleada en la mayoría de los sistemas de 2G.
Iván Bernal, Ph.D.
62
31
UMTS ((UTRAN
UTRAN))
Componentes FDD y TDD.
¾FDD
9 El acceso múltiple se realiza por división en código y en frecuencia.
9 Utiliza dos portadoras distintas: una para el enlace ascendente y otra para el
descendente.
Iván Bernal, Ph.D.
63
UMTS ((UTRAN
UTRAN))
TDD
¾ El acceso múltiple se hace por división en código y en tiempo.
¾ Existe una única portadora e intervalos temporales de transmisión, que se reparten entre distintos
usuarios y, a su vez, entre los dos sentidos de transmisión (ascendente y descendente).
9 El número de intervalos temporales asignados a cada uno de los sentidos del enlace es
configurable.
¾ Se considera adecuado para proporcionar servicios de datos en entornos microcelulares o de
interiores, y no tanto para entornos macrocelulares:
9 Necesidad de disponer de sincronización entre las estaciones base.
9 Problemas originados por las interferencias no controlables.
¾ Este tipo de interferencias es común a otros sistemas con duplexación en el tiempo.
9 Son más críticas en UMTS TDD en el que se utiliza un patrón de reutilización 1/1.
1/1
¾ Una forma de controlar este tipo de interferencias es requerir que todas las estaciones base (que
deben estar sincronizadas) transmitan con la misma división de intervalos y la misma asignación a
cada uno de ellos a los enlaces ascendente y descendente.
9 Esto reduce la flexibilidad del sistema para asignar recursos en los distintos sentidos de la
comunicación (solo serían posibles asignaciones a largo plazo, sin distinciones entre células).
Iván Bernal, Ph.D.
64
32
UMTS ((UTRAN
UTRAN))
TDD
¾ Coincidencia del enlace ascendente en una estación con el descendente de otra vecina puede producir interferencias.
9 Estación base a móvil y de móvil a estación base (como sucede en los sistemas TDD)
9 Entre estaciones base y entre móviles asignados a distintas estaciones base.
Iván Bernal, Ph.D.
65
UMTS ((UTRAN
UTRAN))
Iván Bernal, Ph.D.
66
33
UMTS ((UTRAN
UTRAN))
Iván Bernal, Ph.D.
67
UMTS ((UTRAN
UTRAN))
• Estructura del protocolo
radio
Compartido por FDD y
TDD.
p mas
Utiliza las tres capas
bajas del Modelo OSI.
Dos planos: control (C) y
usuario (U).
¾ El plano de control
contiene aspectos de
señalización
¾ El plano de usuario se
refiere
fi
a la
l transmisión
t
i ió
de la información del
tráfico entre usuarios.
Iván Bernal, Ph.D.
68
34
UMTS ((UTRAN
UTRAN))
• Estructura del protocolo radio
Capa 2
¾ MAC (Medium Access Control)
9 Gestión del acceso a los recursos por los que los usuarios compiten en un sistema multiacceso.
¾ RLC (Radio Link Control)
9 Ofrece un servicio de transmisión de datos para la capa de red.
9 La Capa 3 puede configurar a RLC en tres modos:
Modo transparente (no se añade overhead de protocolo)
Modo sin acuse de recibo (unacknowledged) , no hay protocolo con retransmisión y por tanto
no se garantiza la entrega.
Modo con acuse de recibo (se usa un protocolo con re-transmisión y se garantiza la entrega de
datos).
¾ Por encima de la subcapa RLC en el plano de usuario:
9 Subcapa BMC (Broadcast/Multicast Control Protocol)
Regula la transmisión de la información relativa a los servicios de Broadcast/Multicast sobre la
interfaz radio, siempre bajo el modo transparente o sin acuse de recibo de la subcapa RLC.
9 Subcapa PDCP (Packet Data Convergence Protocol)
Es aplicable solo al dominio del modo paquete.
Comprimir los paquetes procedentes de la capa superior (para mejorar la eficiencia espectral).
Aislar al resto de los protocolos UTRAN de la necesidad de cambios (por causa de la
introducción de nuevos protocolos de red en modo paquete).
Iván Bernal, Ph.D.
69
UMTS ((UTRAN
UTRAN))
• Estructura del protocolo radio
Capa 3
¾ Conseguir que los paquetes de información alcancen su destino.
¾ En el caso de la interfaz radio, también se realizan diversos procesos de control del
enlace.
l
¾ Se subdivide en tres subcapas:
9 RRC (Radio Resource Controller)
9 CC (Call Control)
9 MM (Mobility Management).
¾ De las tres subcapas, el RNC y Nodo B (BSC y BTS) únicamente actúan sobre RRM, ya
que (MM y CC) son transparentes para ellos.
Iván Bernal, Ph.D.
70
35
UMTS ((UTRAN
UTRAN))
• Procedimientos básicos que realiza la red de acceso
El control de potencia
¾ Regula la potencia transmitida por el terminal móvil y la estación base, con la finalidad de reducir la
interferencia y permitir aumentar la capacidad del sistema.
¾ La estación base reciba el mismo nivel de potencia de todos los servicios de usuario que
esté cursando, independientemente de la distancia entre el abonado y la estación base
¾ WCDMA tiene un control de potencia rápido que actualiza los niveles de potencia 1.500
veces cada segundo.
¾ Para garantizar un buen funcionamiento, el control de potencia se aplica en los dos
enlaces (ascendente y descendente).
El control de admisión
¾ Evitar que el sistema se sobrecargue y, sobre todo, para poder proporcionar la cobertura y calidad
esperadas.
9 Cuando un usuario intenta acceder a la red, el sistema de control de admisión estima la carga
de la red y, en función de la nueva fracción de carga estimada, el usuario será admitido o por
el contrario se le denegará la conexión.
Iván Bernal, Ph.D.
71
UMTS ((UTRAN
UTRAN))
El control de la congestión
¾ Aunque la función de control de admisión funcione correctamente, la sobrecarga del
sistema puede producirse.
9 Por
P ejemplo:
j
l los
l abonados
b
d se mueven de
d una zona a otra
t de
d lla red.
d
¾ Si se produce un exceso de carga, hay cuatro acciones que se pueden tomar:
9 Activar el control de congestión para reducir la tasa binaria de las aplicaciones
que no son en tiempo real (y pueden admitir mayores retardos).
9 Si la reducción de la tasa binaria de la acción anterior no es suficientemente
efectiva para reducir la carga, el control de admisión puede forzar ciertos
traspasos intra o entre frecuencias, y de este modo tratar de que otras portadoras
con menos carga pasen a cursar más
á tráfico.
áfi
9 Traspaso hacia GSM
9 Finalizar algunas conexiones, si, aún así, se sigue detectando un exceso de carga.
Para proteger la calidad de las conexiones restantes en el sistema.
Iván Bernal, Ph.D.
72
36
UMTS ((UTRAN
UTRAN))
Sincronización
¾ Uno de los requisitos de estandarización del sistema WCDMA fue evitar la dependencia
con sistemas externos para obtener la sincronización entre estaciones base.
9 La
L sincronización
i
i ió se consigue
i
de
d la
l siguiente
i i t manera:
El móvil, cuando sea necesario, mide el offset de sincronización entre las celdas, e
informa de ello a la red.
¾ Adicionalmente, existe la posibilidad de utilizar una fuente externa, como por ejemplo
un GPS, para sincronizar los nodos.
Iván Bernal, Ph.D.
73
UMTS (Handover
(Handover))
• Las funcionalidades “soft” y “softer handover”
El móvil puede comunicarse simultáneamente con dos o más estaciones base.
¾ Esta flexibilidad repercute en una reducción notable del número de llamadas caídas.
El móvil ajusta su nivel de potencia al de la estación base, la que requiere que el
móvil use la menor cantidad de potencia para transmitir.
La diferencia entre soft y softer handover radica en el número de estaciones base a las
que el móvil permanece conectado simultáneamente.
Soft handover
¾ El móvil está conectado a varias celdas de distintas estaciones base.
Softer handover
¾ Entre dos sectores de misma estación base.
Iván Bernal, Ph.D.
74
37
UMTS (Handover
(Handover))
• El “handover” entre sistemas
Cuando WCDMA se estandarizó, uno de los aspectos clave era garantizar la
reutilización de las inversiones existentes en la mayor medida posible.
¾ Por ejemplo: el handover entre las nuevas redes (WCDMA) y las existentes (GSM), ya
sea provocado por motivos de:
9 Cobertura (WCDMA a GSM– GSM a WCDMA)
9 Capacidad
9 Requisitos del servicio ofrecido
El handover entre sistemas por cobertura
¾ Se considera muy importante al inicio del despliegue de las redes UMTS, ya que los
operadores móviles irán ampliando sus redes UMTS poco a poco, en zonas donde ya
tienen infraestructura de red GSM
GSM.
¾ El handover en sentido contrario, es decir, de GSM a WCDMA, también puede tener un
efecto benéfico en el reparto de carga de los sistemas.
Una función relacionada con el handover entre sistemas es el funcionamiento del
modo comprimido.
Iván Bernal, Ph.D.
75
UMTS (Handover
(Handover))
• El “handover” entre sistemas
Modo comprimido
¾ Permite disponer de periodos de tiempo para hacer medidas de otras frecuencias de
UMTS o de otros sistemas (GSM).
9 En estos periodos en los que se realizan las medidas, la transmisión y recepción de
UMTS se detiene.
9 En los periodos inmediatamente anteriores y posteriores se transmite a mayor
velocidad y mayor potencia.
¾ Las medidas se usan como información para los handoffs entre portadoras y entre
sistemas.
¾ La utilización del modo comprimido puede tener impacto en la capacidad del sistema.
9 Existen factores que implican que se pueda dar un nivel de interferencia mayor.
Iván Bernal, Ph.D.
76
38
UMTS (Handover
(Handover))
• El “handover” entre frecuencias (intrasistema)
La necesidad de realizar handover entre frecuencias surge en aquellas regiones con
alta demanda de usuarios, donde es necesario utilizar varias portadoras WCDMA de
5 MHz.
Este tipo de handover tiene un conjunto de implicaciones muy similar al de los
handover entre sistemas, como es, por ejemplo, la funcionalidad del modo
comprimido.
Iván Bernal, Ph.D.
77
UMTS (WCDMA)
• Ranuras y tramas
WCDMA usa técnicas de CDMA para ubicar múltiples canales en la misma frecuencia.
WCDMA también usa el dominio del tiempo mediante una estructura de ranuras y tramas.
Iván Bernal, Ph.D.
78
39
UMTS (WCDMA)
• Canales lógicos y de transporte
Los canales de transporte y lógicos se conocen como los canales de capa 2.
• Lógicos
Definen como y con que características los datos serán transferidos por el canal físico.
7 canales
• Transporte
Definen como los datos serán transferidos por la capa física.
9 canales
• Canales físicos
Se definen alrededor de 15.
• Una vez que se tienen datos en un canal lógico se procesan hacia una canal de
transporte.
De ahí el canal de transporte es asociado a un canal físico.
Iván Bernal, Ph.D.
79
UMTS (WCDMA)
• Visión
HSDPA
¾ Diseñado para mejorar la
capacidad de transmisión de datos
del enlace downlink.
¾ De naturaleza dinámica y adaptiva,
permitirá transmitir la máxima
cantidad de datos, trama después de
trama, aún en condiciones del canal
de radio cambiante y pobre.
¾ Permitirá un throughput máximo
t ó i de
teórico
d 14.4
14 4 Mbps,
Mb valor
l que se
incrementará posteriormente.
Iván Bernal, Ph.D.
80
40
CELL BREATHING
• Se usa para describir la forma en la cual la cobertura de un Nodo B cambia (o
respira) en respuesta a cambios en la carga de la red.
• Escenario: Una UE con una potencia de transmisión fija que se comunica con
un solo
l Nodo
N d B cercano.
La señal del UE es recibida y decodificada en el receptor del nodo B frente a la presencia solo
de ruido termal.
Si el UE se aleja del Nodo B, se llegará a un punto en dónde la intensidad de la señal recibida en
el Nodo B es justo suficiente para sobrellevar el ruido termal y mantener una calidad adecuada
del enlace.
¾ En este punto, se puede considerar que la UE está localizada en el extremo de la cobertura de la
celda.
ld
Si ahora se añade una segunda UE activa, esta UE causará interferencia a la señal de la
primera UE en el receptor del Nodo B.
Para sobrellevar esta interferencia adicional, el primer UE debe entregar mas potencia al
receptor del Nodo B, y puesto que el UE tiene potencia de transmisión fija, la única forma de
conseguir este incremento es aproximarse el primer UE al Nodo B.
Iván Bernal, Ph.D.
81
CELL BREATHING
• Escenario:
A medida que la primera UE se aproxima al Nodo B,
se llegará a un punto en el que el nivel de la señal que
se reciba en el Nodo B será justo suficiente para
sobrellevar los efectos del ruido térmico y de la
interferencia introd
introducida
cida por el seg
segundo
ndo UE
UE.
Este punto efectivamente se convierte en el nuevo
límite de la celda. A medida que mas y mas UEs se
añaden al sistema, y por tanto la primera UE sufre
mas y mas interferencia, el límite de la celda se
acerca al Nodo B, es decir, la celda se encoge.
Por el contrario, a medida que las UEs abandonan el
sistema y la interferencia disminuye, la celda se
expande
expande.
En un sistema práctico, la carga de la red (es decir, el
número de usuarios que acceden la red) variará
considerablemente a lo largo del día y esto causará
que las celdas en la red "respiren" (breathe) en
respuesta a esta carga.
Iván Bernal, Ph.D.
82
41
CELL BREATHING
•
El incremento de la potencia recibida es gradual, pero luego empieza a incrementarse mas
rápidamente a mediad que mas usuarios se añaden a la red.
•
En un punto, se llega a un valor de N que causa que el valor necesario de potencia se dispare a
infinito. Puesto que ningún transmisor puede generar una cantidad infinita de potencia, el valor de
N (número de usuarios) nunca puede obtenerse en un sistema práctico y se le denomina "polo de
capacidad" de la red.
•
Si una red en la práctica empieza a
aproximarse a su polo de capacidad, puede
llegar a ser inestable, y los requerimientos de
potencia de transmisión de los UEs varían
dramáticamente para pequeños cambios en la
carga de la red.
•
Por lo tanto, redes prácticos usualmente se
diseñan para operar a cierta fracción de su
polo de capacidad y las nuevas llamadas son
rechazadas una vez que se llegue a este límite.
Gráfico para ciertos valores de parámetros (caso de
estudio)
Iván Bernal, Ph.D.
83
CELL BREATHING
• This technique of using noise rise to control the load on a Node B is the simplest
form of call admission control (CAC) and it can be used to limit the degree of
cell shrinkage within the network.
• Esencialmente,
E
i l
t lo
l que ocurre es que la
l cobertura
b t
del
d l sistema
it
depende del número de usuarios activos.
• Este fenómeno dificulta la planificación y hace que los usuarios de
alto tráfico sólo tengan garantizado el servicio si se encuentran en
las cercanías de las estaciones base.
base
Iván Bernal, Ph.D.
84
42
Evolución - Resumen
Iván Bernal, Ph.D.
85
Evolución - Resumen
Iván Bernal, Ph.D.
86
43
Comparación
• Principales diferencias entre WCDMA y cdma2000
Diferencias en la red de acceso radio
¾ IS-95 (cdmaOne) y cdma2000 comparten una serie de características comunes que a su vez los diferencian con
el acceso radio UMTS:
¾ Chip rate
p rate más de tres veces superior
p
al de la familia
9 WCDMA utiliza un ancho de banda y un chip
cdma2000.
Con esto WCDMA tiene mayor diversidad multitrayecto, especialmente en entornos urbanos
con celdas de pequeño tamaño, con lo que en principio se combaten mejor las atenuaciones y se
mejora la cobertura.
El mayor ancho de banda también es una ventaja en lo que se refiere a la cobertura de servicios
de ritmos de transmisión altos ( >=384 kbps).
¾ Sincronización entre estaciones base
9 En IS-95 y cdma2000 deben estar sincronizadas a través de GPS, mientras que en UMTS no se
requiere
i
sincronización
i
i ió externa.
9 Entre las ventajas de los sistemas sincronizados están:
La mayor simplicidad en los algoritmos de selección de celda
Menor tiempo de handoff
Mayor facilidad en la elección de códigos con buenas propiedades de ortogonalidad
9 El mayor inconveniente es la necesidad de GPS para la sincronización, lo que complica el despliegue
sobre todo para interiores.
Iván Bernal, Ph.D.
87
Comparación
¾ Códigos de “scrambling”
9 En cdmaOne y cdma2000, gracias a que las estaciones base están sincronizadas, los
códigos de scrambling se consigue mayor ortogonalidad entre ellos.
ellos
¾ TDMA en 1x EV-DO
9 Utiliza TDM en el enlace descendente, es decir, en cada instante de tiempo solo un
usuario es atendido.
El funcionamiento es diferente al de los sistemas cdmaOne y cdma2000 1x.
9 Esta solución permite asignar la potencia máxima, necesaria para garantizar altos
ritmos de transmisión en el canal directo.
¾ Mezcla
M l de
d servicios
i i
9 cdma2000 1x EV-DO es una solución solo para aplicaciones de datos.
9 WCDMA es muy flexible y puede combinar servicios de voz y datos.
cdma2000 1xEV-DV se desarrolló para solucionar este inconveniente.
Iván Bernal, Ph.D.
88
44
Comparación
¾ El control de potencia
9 La importancia de un adecuado control de potencia radica en que la decodificación de
la señal original, conocido el código, realza la señal original, quedando el resto de las
señales como ruido blanco.
Pero si la potencia asociada al resto de las señales es muy grande, el ruido enmascarará
la señal original, que no se podrá recuperar.
9 El objetivo del control de potencia es que todos los canales se transmitan con la potencia
mínima para ser decodificados correctamente a la vez que aportan el menor nivel
interferente al resto.
9 En las primeras fases de cdma2000, la frecuencia a la que actúa el control de potencia es
800 H
Hz, ffrente a 11.500
500 H
Hz en ell caso d
de UMTS
UMTS.
¾ Configuración de canales
9 IS-95 y cdma2000 usan un único canal común que envía la información de piloto para
todas las estimaciones necesarias en los algoritmos de acceso, handoff, etc.
9 En UMTS, además de un piloto común, cada canal de tráfico tiene un canal de
señalización asociado en el que también se transmite un piloto no compartido.
Iván Bernal, Ph.D.
89
Comparación
¾ La potencia de los canales comunes
9 Debido a la diferencia existente en la configuración de los canales y a la distinta
ganancia de procesado
procesado, varía la potencia necesaria en los canales comunes y de
señalización.
9 En concreto, en algunos estudios se estima que para cdma2000 un 20 % de la
potencia total en el enlace descendente debe estar dedicada a estos canales,
mientras que para UMTS sería un 10 %.
Iván Bernal, Ph.D.
90
45
Comparación
Diferencias en la red core
¾ Conmutación de circuitos
9 En cdma2000 se busca la interoperabilidad con las redes IS-95.
protocolo de ggestión de la movilidad.
9 cdma2000 difiere de UMTS en el p
En cdma2000 se emplea el protocolo especificado en ANSI-41.
¾ Conmutación de paquetes
9 En cdma2000 predomina la reutilización de protocolos existentes para redes IP antes que la
reutilización de la infraestructura de conmutación de paquetes de GPRS como en UMTS.
Iván Bernal, Ph.D.
91
Comparación
• Parámetros del Interfaz de aire
Iván Bernal, Ph.D.
92
46
Comparación
• Parámetros del Interfaz de aire
Iván Bernal, Ph.D.
93
Comparación
• Canalización e identificación de fuentes
Iván Bernal, Ph.D.
94
47
Comparación
Iván Bernal, Ph.D.
95
Comparación
• Control de Potencia
Iván Bernal, Ph.D.
96
48
Comparación
Iván Bernal, Ph.D.
97
B3G
• El desarrollo de los sistemas móviles no se ha detenido en 3G.
3G ha sido un paso importante en la consolidación de la convergencia entre los móviles e
Internet.
• Las propuestas de lo que vendrá a futuro de denominadan como
4G o B3G (Beyond 3G)
Pretenden acercar cada vez más la problemática de los usuarios, y sus necesidades, al diseño de
nuevas redes.
¾ No necesariamente revolucionarias desde el punto de vista tecnológico
¾ Intentan consolidar el concepto de la Sociedad de la Información y la movilidad como una pieza
básica, si no la principal, de su propia realidad.
Iván Bernal, Ph.D.
98
49

3G - Si busca información sobre el proyecto de Clusters, el Internet2

Transcripción

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