UMTS - Introducción a 3G

7/15/2019 UMTS - Introduccin a 3G

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Presentacin Julio 2003 Slide: 1

Descripcin General del sistema UMTS


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ndice

Introduccin. Arquitectura del Sistema UMTS.

La Red Ncleo.

La Red de Acceso Radio. Interfaces UTRAN. Interfaz radio.

Fundamentos de la tcnica de acceso DS-CDMA. Estructura del protocolo radio.

Tipos de canales del sistema.

Interfaces Ix.

Terminales mviles Servicios

Clasificacin y tipos de servicio.


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Introduccin

Descripcin del sistema de forma general: Proporcionar una visin de conjunto.

Introduccin a posteriores captulos.

Describiremos nicamente la componente terrestre.

Ventajas de los sistemas de tercera generacin: Total cobertura y movilidad para 144 kbps., preferentemente para 384 kbps.

Cobertura y movilidad limitada para 2 Mbps.

Elevada eficiencia espectral y mayor capacidad.

Trfico simtrico/asimtrico.

Uso dinmico de ancho de banda.

Conmutacin de paquetes y de circuitos.

Diferentes servicios simultneos en una sola conexin.

Gran flexibilidad para poder introducir nuevos servicios.


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Arquitectura del sistema (1/3)

Estructura y organizacin del sistema UMTS segn lasentidades funcionales que lo componen: Red ncleo (CN o Core Network).

Red de acceso radio (UTRAN).

Terminales mviles o equipos de usuario (UE).


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Ncleo de red:

Realiza funciones de gestin y de transporte de informacin.

En un principio estar compuesta por dos partes, una para transmisin enmodo circuito y otra en modo paquete.

Elementos funcionales comunes a ambos dominios:

HLR (Home Location Register).

VLR (Visitor Location Register).

AuC (Authentication Center).

EIR (Equipment Identity Register). SMS-GMSC (Short Messages Services Gateway MSC):

SMS-IWMSC (Short Messages Services InterWorking MSC).


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Ncleo de red: Elementos propios de dominio CS:

U-MSC (UMTS Mobile Switching Center): Funciones de sealizacin yconmutacin. Procedimientos de localizacin y handover.

U-GMSC (UMTS Gateway MSC): Adems acta como interfaz con otras redes.

IWF (InterWorking Function): Permite interoperatividad con otras redes fijas.

Elementos especficos del dominio PS:

U-SGSN (UMTS Serving GPRS Support Node): Nodo servidor.

U-GGSN (UMTS Gateway GPRS Support Node): Nodo frontera con otras redes.

BG (Border Gateway):

Parece seguro que el futuro de la Red Ncleo pasa por la desaparicin delas centrales de conmutacin, y del dominio en modo circuito, quedandoun nico dominio de paquetes.


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Red de acceso radio: UTRAN (1/11)

Proporciona conexin entre los equipos mviles y la redncleo.

UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network), formado porsubsistemas de red radio RNS (RNC + varios Nodos B).

Interfaces de la UTRAN: Interfaz Red Ncleo RNC (IU).

Interfaz RNC RNC (IUR).

Interfaz RNC Nodo B (IUB).

Interfaz radio (UU).


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Interfaz radio (UU): Se recurre a la tcnica de acceso mltiple DS-CDMA.

Basado en la utilizacin de secuencias cdigo distintas para cada conexin.

El factor de ensanchamiento SF es la relacin entre la duracin de un bitde la seal banda base y la duracin de un chip de la seal ensanchada.

Existen dos tipos de secuencias: ortogonales y pseudoaleatorias.


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En el enlace descendente el ensanchamiento se realiza en dos pasos yutilizamos dos tipos de secuencias, de canalizacin y de aleatorizacin.

La capacidad de un sistema DS-CDMA est limitada por interferencias, por loque exige tcnicas de control de potencia.

Existen dos tipos de control de potencia: en lazo abierto y en lazo cerrado.

Encontramos dos situaciones especiales en DS-CDMA: el multitrayecto y el

handover. Multitrayecto: Mediante el receptor Rake conseguimos una ganancia al

sumar todas las contribuciones multitrayecto (microdiversidad).

Handover: Es posible transmitir desde dos clulas distintas hacia unmismo terminal mvil (macrodiversidad), dando lugar a soft y softerhandover.


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Estructura del protocolo radio: Tenemos dos componentes: FDD y TDD.

Los protocolos radio se organizan segn el modelo OSI.

Adems la estructura se completa con una divisin vertical en plano decontrol (C) y de usuario (U).


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Capa fsica (L1): Se encarga de los procesos necesarios para transmitir lainformacin sobre el medio radioelctrico.

Capa de enlace de datos (L2): Se encarga de proporcionar a la capa superior unservicio libre de errores. Se divide en varias subcapas segn se considere el plano C o U:

MAC (Medium Access Control): Funciones relativas a la gestin de los recursosmultiacceso.

RLC (Radio Link Control): Ofrece servicio de transmisin de datos a L3.

BMC (Broadcast/Multicast Control, slo plano C): Regula la transmisin deinformacin de difusin general.

PDCP (Packet Data Convergence Protocol, slo plano C, PS): Tiene funciones decompresin y aislamiento.

Capa de red (L3): Se encarga de que los paquetes lleguen a su destino. Se divide entres subcapas: RRC (Gestin de recursos radio): Gestiona recursos y configura las capas

inferiores.

CC (Control de Llamadas).

MM (Gestin de Movilidad).


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Tipos de canales del sistema: Canales lgicos: Se definen por el tipo de datos que trasmiten. Se dividen en dos

clases segn el plano vertical a que correspondan: de control (C) o de usuario (U).

Canales de transporte: Se definen por cmo y con que caractersticas se transmitela informacin, atendiendo a una serie de atributos propios del procesamiento de lacapa fsica.

Canales fsicos: Se corresponden con el formato concreto con que se transmiten los

canales de transporte en el medio radio, que depende del modo de acceso.


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Banda de funcionamiento y anchura de banda RF:

Tenemos 5MHz de ancho de banda en cada canal de RF, lo que se traduce en

12 portadoras FDD y 7 portadoras TDD.


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Duplicacin FDD/TDD:

ULDL ULDL

DL

UL

TDD

FDD

Tiempo

Frecuencia

Trama TDD

M

VIL

NODO

B

Entornos de operacin:FDD TDD

- Macro y microceldas

- Trfico simtrico

- Micro y picoceldas

- Trfico asimtrico


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Organizacin de las transmisiones y tasa de chip

La organizacin de las transmisiones es comn en TDD y FDD. Se estructuran en

tramas compuestas por 15 intervalos (timeslots) de transmisin, a su vez agrupados en

supertramas de 72 tramas.

Un intervalo de transmisin contiene 2560 chips, lo que se traduce en una tasa de chip

de 3,84 Mchip/s.


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Los interfaces Ix se organizan en dos niveles, que a su vez sedividen en planos: Horizontal: Nivel de red de radio y de red de transporte.

Vertical: Plano de control, de usuario y de control de la red de transporte.


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Interfaz IU (RNC - CN):Interfaz abierto. Se estructura en tres componentes separadas:

Iu CS para el dominio de conmutacin de circuitos.

Iu PS para el dominio de conmutacin de paquetes.

Iu BC para la conexin con el dominio de difusin.

Interfaz IUR

(RNC RNC). Su implantacin es opcional.

Permite liberar el CN de las decisiones relativas al handover entre clulaspertenecientes a RNCs diferentes.

Se trata de una interfaz lgica.

Handover entre clulas de varios RNCs: serving RNC, drift RNC.

Interfaz IUB (RNC Nodo B).Interfaz abierto. Se basa en un modelo lgico del Nodo B, que consta de:

Un puerto comn de control (enlace de sealizacin comn).

Una serie de puertos comunes de datos (enlaces de canales comunes dedatos: RACH, FACH, CPCH y PCH).

Un conjunto de puertos de terminacin de trfico.


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Terminales mviles (User Equipment)

Permiten a lo usuarios conectarse a la red deacceso.

Estn formados por dos partes:

Equipo mvil (ME): Realiza la transmisin y recepcin de la

seal radio; y soporta las aplicaciones.

Mdulo de Identidad de Usuario UMTS (USIM): Tarjetaextrable que contiene la informacin y procesos necesariospara identificar a un usuario frente a la red, validar su accesoy proveer de seguridad a los datos que maneja.

Interfaz Cu: Es el interfaz elctrico entre USIM y el ME. Sigue el estndar

para tarjetas SIM.

USIM

ME

Cu

UE


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Servicios (1/3)

A diferencia de GSM, UMTS especifica nicamente losmecanismos bsicos con los que se construyen los servicios, sudefinicin queda en manos de mercado.

Adems de operadora de red puede surgir ciertas compaasque diseen diferentes aplicaciones.

Los APIs (Aplication Programming Interface) permitirn aterceras entidades desarrollar servicios para UMTS, sinnecesidad de conocer los detalles de su funcionamiento.

UMTS podr ofrecer mltiples servicios, la mayora de ellostodava sin definir, pero que se habrn de enmarcar en algunade las categoras definidas por la UIT.


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Servicios (2/3)

Clasificacin de aplicaciones y servicios segn lasnecesidades de QoS:


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Servicios (3/3)

Rango esperado de servicios UMTS:

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