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3G EL ACCESO RADIO CELULAR LAS COMUNICACIONES MÓVILES Módulo 2: Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA Universidad del AZUAY Maestría en Telemática.

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1 3G EL ACCESO RADIO CELULAR LAS COMUNICACIONES MÓVILES Módulo 2: Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA Universidad del AZUAY Maestría en Telemática Cuenca, Ecuador

2 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 2 3G ¿Definición? Foto TV Juegos Ubicación Ahh...Y también teléfono.... Video

3 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 3 Usuarios móviles

4 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 4 Usuarios móviles

5 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 5 Números móviles [8/2004] Usuarios móviles millones Analógicos 34 m TDMA 120m GSM m CDMA 212 m 3G 130 m WCDMA 4 m CDMA m CDMA2000 1xEV-DO 8m USA 140m Europeos 320m Africanos 53m Lat-americanos:120m País Móvil #1 China (300m) País GSM #1 GSM China (282m)

6 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 6 Usuarios móviles Usuarios por Tecnología GSM 66% CDMA 13% TDMA 9% Analógicos 3% PDC 5% WCDMA 0.02%

7 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 7 Abonados móviles

8 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 8 Abonados móviles

9 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 9 Abonados móviles

10 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 10 Usuarios 3G

11 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 11 Abonados móviles WCDMA

12 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 12 Hacia 3G

13 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 13 Definición de 3G Interfaces de radio con eficiencia espectral, modulación sofisticada y métodos de codificación ofreciendo alta capacidad. Ancho de banda importante, para permitir servicios de banda ancha con velocidades de bits varias veces mayor que los sistemas 2G Habilidad para interconectarse con redes basadas en IP Flexibilidad para servicios mixtos con velocidades de datos variables, desde voz a baja velocidad hasta comunicaciones multimedia

14 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 14 Definición de 3G Componentes de radio –Ancho del canal de RF. De 200 kHz para GSM- GPRS a 5 MHz para UMTS –Asignación del espectro de RF. CDMA2000 1X: espectro actual en 800 y 1900 MHz o nuevo en 1900 y 2100 MHz UMTS: espectro nuevo en 1900 y 2100 MHz –Velocidad de datos: desde 115 kbps hasta más de 2 Mbps

15 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 15 Definición de 3G ITU-T define 3G en términos de velocidad de datos: la interface de RF 3G puede funcionar a velocidades de144 kbps en ambiente móvil, 384 kbps en ambiente peatonal y 2 Mbps en ambiente fijo.

16 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 16 3G En servicio en Japón desde noviembre 2001 y en Europa desde A fin de 2004 habrá más de millones de terminales móviles, de las cuales 160 millones serán multimedia. Hacia el año 2010, el tráfico móvil debería ser igual al de las redes telefónicas fijas.

17 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 17 Tipos de terminales móviles

18 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 18 Terminales 3G Teléfono portable clásico Videofono de bolsillo PDA (Personal Digital Assistant) de bolsillo

19 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 19 Servicios 3G Servicios: –Voz –Agenda – –Conexión a Intranet –Servicios de videoconferencia

20 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 20 Generalización de 3G Reducción de costos de telecomunicaciones debería permitir la generalización de 3G para usos como: Servicios de información Compra interactiva Prensa impresa on-line Difusión basada en la ubicación Servicios educativos Escuela virtual Biblioteca on-line Entretenimiento: Audio on-demand Video on-demand Juegos on-demand Servicios para la comunidad Emergencias Procedimientos comunales Servicios para empresas Oficina móvil Workshop virtual Banca virtual Facturación on-line Servicios de telecomunicaciones Video teléfono Video conferencia Ubicación personal Servicios especiales Telemedicina Monitoreo de seguridad

21 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 21 Diferentes aspectos de 3G Usuario –Mercado masivo –Estandard común: bajo costo de producción interface abierta interface global –Redes públicas y privadas –Servicios disponibles en todos lados Movilidad –del terminal –de la persona –de los servicios Telecomunicaciones –conexión en todos lados –interconexión entre redes –facturación para todos los servicios –seguridad –flexibilidad –simple y fácil de usar –interfaces personalizadas por el usuario –convergencia de telecomunicaciones, computadoras y provisión de contenidos –servicios multimedia

22 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 22 Requerimientos técnicos de 3G Velocidad de acceso variable: 144kbps a 2Mbps Multiplexado de servicios Requerimientos variables de calidad de servicio y retardo (prioridad de tráfico) Handover: entre celdas y diferentes operadores. Coexistencia y handover hacia sistemas 2G (p. ej. WCDMA hacia 2G). Soporte de tráfico asimétrico Alta eficiencia espectral Coexistencia de modos FDD y TDD

23 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 23 Definición de servicios de telecomunicaciones Servicios portadores (bearer): proveen capacidad de transmisión de señales entre puntos de acceso Teleservicio: proporciona la capacidad completa, incluidas las funciones del equipo terminal, para la comunicación entre usuarios de conformidad con los protocolos establecidos. Servicio suplementario: Servicio que modifica o complementa un servicio básico de telecomunicación. En consecuencia, no puede ser ofrecido a un usuario como un servicio independiente, sino junto o en asociación con un servicio básico de telecomunicación. El mismo servicio suplementario puede ser común a varios servicios básicos de telecomunicación.

24 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 24 Definición de servicios de telecomunicaciones PLMN: Public Land Mobile Network

25 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 25 Calidad de información Retardo de transferencia máximo: es el tiempo entre el pedido para transferir la información en un punto de acceso y su entrega en el otro punto de acceso Variación de retardo: tiene que ser controlada, sobretodo para soportar servicios en tiempo real Tasa de Error de Bit: relación entre los bits incorrectos y los bits totales transferidos Velocidad de datos: la cantidad de datos transferidos entre los dos puntos de acceso en un período de tiempo determinado.

26 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 26 Clases QoS

27 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 27 Tipos de servicio 3G Teleservicios: –Voz –Llamada de emergencia –Servicio de Mensajes Cortos (SMS) Servicios Portadores –Transmisión de datos por Conmutación de circuitos –Transmisión de datos por Conmutación de paquetes –QoS Servicios suplementarios –Reenvío de llamada –Aviso de tasación (antes, durante o al final de la llamada) –Transferencia de llamada Capacidades de servicio –Mobile Service Execution Environment –Servicios de Ubicación –Aplicaciones SIM –Identidad de red y zona de tiempo

28 3G Aspectos de Regulación y Normalización

29 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 29 Contexto de regulación Regulación Factores técnicos y de ingeniería Factores legales y administrativos Factores económicos y políticos

30 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 30 Contexto de Normalización Regional: –Europa: ETSI –Japón: TTC y ARIB –USA: TIA y ANSI –China: CWTS China Wireless Telecommunication Standard –Corea: TTA Telecommunication Technology Association Internacional –ITU-T e ITU-R

31 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 31 Historia de la Normalización En 1992: –WARC (World Administrative Radio Conference) define las frecuencias a usar por un sistema móvil de tercera generación conocido por FPLMTS (Future Public Land Mobile Telecommunications System). –Para que el sistema móvil fuera realmente global, las frecuencias debían ser comunes en todas las regiones. –Se identificaron frecuencias en la banda de 2 GHz.

32 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 32 Historia de la Normalización Se comenzó a definir un sistema que debía ser lanzado en los inicios del 2000 y en las frecuencias de 2000 MHz. Así surgió el IMT-2000, International Mobile Telecommunications 2000, que reemplazó al impronunciable FPLMTS Este sistema tenía que ofrecer altas velocidades de datos, servicios multimedia y roaming global

33 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 33 Historia de la Normalización Interface de Radio (de aire) –Crítica pues debe asegurar la universalidad del servicio. –ITU-R no pudo establecer consenso entre las diferentes alternativas propuestas en –En Noviembre 1999, se eligieron cinco soluciones diferentes para la interface de radio, debido a las presiones por la existencia de sistemas de 2G diferentes (GSM, IS-95, DAMPS) –De todas maneras, se destaca que son interfaces abiertas y normalizadas, que estarán disponibles a nivel mundial

34 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 34 Historia de la Normalización Cinco soluciones para la interface de aire: –CDMA 2000, evolución del CDMA americano IS-95 –UMTS/WCDMA, soporta GSM –UMTS/TD-CDMA, soporta GSM –UWC-136, evolución del DAMPS americano ANSI-136, integra la evolución del GSM con EDGE –DECT

35 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 35 Historia de la Normalización Cinco soluciones para la interface de aire:

36 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 36 Historia de la Normalización Cinco soluciones para la interface de aire: IMT 2000

37 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 37 Organismos de Normalización ITU: –ITU-R/WP 8F (www.itu.int/imt) para interface radio –ITU-T para aspectos de red y señalización 3G: –ETSI, SMG5, para desarrollar UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) (www.etsi.org) –3GPP (3rd Generation Partnership Project), (www.3gpp.org) quien, basado en la normalización ITU, desarrolla las especificaciones UMTS –cdma2000: CDMA Development Group (www.cdg.org) y 3GPP2 (www.3gpp2.org)

38 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 38 Normalización UMTS

39 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 39 Normalización: dos grandes líneas

40 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 40 Frecuencias sistemas móviles

41 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 41 Frecuencias IMT-2000 IMT-2000MSSIMT-2000MSS ITU MHz PCSMSSRESERVMSS IMT-2000MSSIMT-2000MSS IMT-2000MSS TDD IMT-2000MSS JAPON , MHz USA MHz EUR MHz DECT PHS PCS FDD TDD

42 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 42 Frecuencias IMT-2000 TS FDD

43 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 43 Variantes de Evolución 3G

44 3G Aspectos de la norma UMTS

45 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 45 Evolución UMTS según 3GPP Diferentes sistemas de conmutación pueden ser combinados con diferentes accesos de radio: Release 99 –fuerte presencia GSM retrocompatibilidad con GSM interoperación entre UMTS y GSM –UTRAN Release 4 –separación de los flujos de datos de usuario y de control –TDD banda estrecha con 1,28 Mchips –Función de posición Release 5 –Red celular por conmutación de paquetes extremo a extremo, usando IP –Velocidad de datos downlink mayor a 10 Mbps –GERAN

46 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 46 Evolución UMTS, 2G vrs 3G

47 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 47 Evolución 2G hacia 3G 2G 3G Evolución Técnica Evolución de los Elementos de Red Evolución Servicios Demanda usuarios

48 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 48 Red básica GSM

49 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 49 Plataforma de Servicios de Valor Agregado GSM Plataforma de Servicios de Valor Agregado: - SMS y Voice Mail

50 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 50 Red Inteligente (IN) GSM Plataforma de IN: - Evolución de Servicios - Ejemplo: Prepagos Se adopto la IN de las redes fijas. Resultado: no se pudo transferir la información de servicio entre redes

51 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 51 HSCSD High Speed Circuit Switched Data: - mejora de la codificación de canal de 9,6 kbps-> 14 kbps - se pueden usar varios canales de tráfico - velocidad máxima kbps

52 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 52 GPRS General Packet Radio Service - tráfico de conmutación de paquetes en redes GSM - soporta tráfico asimétrico Requiere nuevos nodos de servicio: - Serving GPRS Support Node (SGSN) - Gateway GPRS Support Node (GGSN) - No puede garantizar QoS

53 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 53 EDGE Enhanced Data rates for Global Evolution - Nuevo esquema de modulación 8PSK - Clases de codificación diferentes - Velocidad máxima: 48 kbps por canal EDGE Fase 1 - codificación canal y modulación hasta 384 kbps - un terminal GPRS puede tomar 8 TS EDGE Fase 2 - Forma de obtener alta velocidad para servicios de conmutación de circuitos - Velocidades similares a las provistas por UMTS - Velocidades máximas dependen de la ubicación del móvil en la celda

54 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 54 UMTS R99 (1)

55 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 55 UMTS R99 (2) Nueva interface de Radio Más adecuado para soporte de paquetes de datos Interoperabilidad con GSM: –Interface radio GSM modificada para difusión información del sistema CDMA. WCDMA también transfiere datos de GSM –Posibilidad de ajustar MSC/VLR de 2G para manejar el acceso radio 3G (UTRAN) Customized applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL) –Posibilidad de transferir información de servicio entre redes –En el futuro, CAMEL intervendrá en todas las transacciones entre redes CN (Core Network) puede manejar abonados 2G y 3G –Cambios en MSC/VLR y HLR/AC/EIR Servicios –Inicialmente 3G ofrece mismos servicios que 2G –Servicios transformados en el dominio de PS (conmutación de paquetes) Tendencias –Separación de las conexiones en control y servicios –Conversión de la red a Todo IP –Servicios multimedia provistos por la red

56 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 56 UMTS R4 (1)

57 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 57 UMTS R4 (2) 3GPP R4 introduce separación de las conexiones, su control y los servicios para el dominio CN CS Media Gateway (MGW): elemento para mantener la conexión y realizar conmutaciones cuando se requiera MSC Server: elemento que controla el MGW Voz por conmutación de paquetes (Voice Over IP) –Se cambia la llamada por CS a llamada por PS en el MGW CAMEL tendrá una conexión a los elementos del dominio PS (Packet Switching) GERAN: GSM/EDGE Radio Access Network

58 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 58 UMTS R5 (Todo IP) Para el usuario la red siempre parece la misma - se hacen desarrollos dentro de la red - nueva topología de transporte: R99 basada en ATM, pero R4 y R5 basada en IP El tráfico UTRAN será basado en IP

59 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 59 Arquitectura UMTS TS Planos de los Protocolos –Plano de Usuario Transportan los datos de usuario a través del estrato de acceso –Plano de Control Controlan los canales y las conexiones entre el UE y la red

60 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 60 Arquitectura UTRAN UTRANUniversal Terrestrial Radio Access Network RNSRadio Network Subsystem RNCRadio Network Controller

61 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 61 Arquitectura UTRAN SRNSServing RNS DRNSDrift RNS CRNCControlling Radio Network Controller

62 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 62 Capas de UTRAN UTRAN tiene dos Capas: Radio Network y Transport Network La Red de Radio esta especificada por 3GPP en UTRAN La Red de Transporte puede ser diseñada libremente por el operador

63 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 63 Funciones UTRAN Transferencia de datos de usuario Control global de acceso al sistema –Control de Admisión –Control de Congestión –Difusión de información del sistema Codificación y decodificación del canal de radio Protección de integridad Funciones relacionadas con la movilidad –Handover –Reubicación SRNS –Soporte de paging –Posicionamiento Gestión y control de recursos de radio –Configuración recursos radio –Establecimiento de conexiones –Asignación de canales –Dynamic Channel Allocation (DCA) –Control Potencia RF –Avance de tiempo TDD Sincronismo

64 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 64 Calidad Interface radio UTRAN

65 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 65 Estructura red UTRAN Despliegue en red celular multinivel –Macrocelda de 0,5 km a 10 km para cobertura general –Microcelda de 50 a 500 m para puntos de alto tráfico –Picocelda de 5 a 50 m para cobertura indoor

66 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 66 Despliegue de red celular Al principio, se necesita cobertura y luego capacidad, a medida que el tráfico aumenta Necesidad de coexistencia con redes de segunda generación presentará dificultades adicionales. Serán necesarios terminales de modo dual para permitir una utilización completa y un despliegue progresivo de 3G.

67 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 67 Interfaces radio UTRAN FDD/WCDMA para bandas simétricas –Más adaptado para todo tipo de celdas y para soportar tráfico simétrico TDD/TD-CDMA para bandas asimétricas –Más adaptado para soportar tráfico asimétrico pero tiene limitado rango de radio de celda (no soporta grandes celdas por el limitado tiempo de guarda) Los parámetros elegidos deberían permitir la operación dual FDD/TDD con un terminal de bajo costo

68 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 68 Modos FDD y TDD

69 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 69 Infraestructura de red UMTS Es una red pensada para la evolución desde una red GSM La red central UMTS tiene dos dominios distintos: –Conmutación de circuitos (CS) –Conmutación de paquetes (PS) Separación entre red de acceso y red central mediante interface normalizada Iu (como en GSM) con dos flujos separados para CS y PS Se mantiene el concepto SIM ahora llamado UICC (UMTS Integrated Circuit Card), que soporta SIM para GSM, USIM para UMTS y otras aplicaciones: tarjeta crédito, e-commerce, etc)

70 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 70 Dominios y Estratos en UMTS (1) Dominio es el más alto nivel de un grupo de entidades físicas y las interfaces definidas entre tales dominios (TR ) Estrato es la manera de agrupar protocolos relacionados con un aspecto de los servicios provistos por uno o varios dominios (TR ) La estructura de los protocolos está dividida: –Estrato de acceso: protocolos que manejan actividades entre UE y red de acceso –Estrato de No-acceso: protocolos que manejan las actividades entre UE y CN

71 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 71 Dominios y Estratos en UMTS (2)

72 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 72 Dominios en UMTS (rel99) General UMTS Architecture (3G TS version 3.1.0) Parte remota

73 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 73 Ejemplos de User Equipment (UE) UMTS Modelo Funcional de Equipamiento de Usuario (UE) Ejemplo de configuración física MT: Mobile Telephone ME: Mobile Equipment TE:: Terminal Equipment UE: User Equipment UICC: UMTS Integrated Circuit Card

74 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 74 Comunicaciones funcionales entre dominios UMTS (rel99) Flujos funcionales entre USIM y Home Network Flujos funcionales entre TE y Remote Party Las líneas punteadas indican que el protocolo usado no es específico de UMTS

75 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 75 Estrato de Transporte UMTS Transporta datos de usuario y señalización de control de red de otros estratos de UMTS –Incluye mecanismos para: corrección y recuperación de errores encriptado de datos sobre la interface de radio y en la parte de infraestructura (si se requiere) transcodificación de los datos para hacer un uso más eficiente de la interface de radio –Puede incluir: asignación de recursos y enrutamiento local

76 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 76 Estrato de Acceso UMTS Agrupamiento de las partes de infraestructura, del equipamiento de usuario y de los protocolos que se usan en la técnica de acceso El estrato de acceso provee servicios relacionados con la transmisión de datos sobre la interface de radio y la gestión de la interface de radio hacia las otras partes de UMTS Incluye los protocolos entre: –Terminación Móvil-Red de Acceso –Red de Acceso - Red que Presta Servicio (Serving Network)

77 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 77 Estrato Servidor UMTS (o en servicio) Consiste en protocolos y funciones para enrutar y transmitir datos e informaciones, generadas por el usuario o la red, entre la fuente y el destino: –USIM - Terminación Móvil –Terminación Móvil - Red que Presta Servicio –Equipo Terminal - Terminación Móvil

78 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 78 Estrato Local UMTS (Home) Contiene los protocolos y funciones relacionados con el manejo y almacenamiento de los datos de abono, atención al cliente, facturación, gestión de la movilidad, autenticación y de servicios específicos de la red local. Contiene funciones para permitir actuar a otros dominios en representación de la red local Protocolos: –USIM - Red Local (el USIM está ligado a la Red Local por un abono) –USIM - MT –MT - Red que Presta Servicio. –Red que Presta Servicio - Red Local

79 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 79 Estrato de Aplicaciones UMTS Incluye protocolos extremo a extremo y funciones que hacen uso de los servicios de los estratos local, de servicio y de transporte para soportar servicios normales o servicios de valor agregado. Las aplicaciones y funciones extremo a extremo son aplicaciones utilizadas por los usuarios. Las aplicaciones pueden ser utilizadas por usuarios que han sido autenticados y que tiene autorización para usar tales aplicaciones.

80 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 80 Arquitectura para UMTS

81 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 81 Arquitectura de Gestión de Recursos UMTS Gestión de las Comunicaciones (CM) –conexiones de usuario Gestión de la Movilidad (MM) –movilidad y seguridad Gestión de los Recursos de Radio (RRM) –algoritmos para los recursos radio Las funciones están relacionadas a los mecanismos de control: –Control de las comunicaciones –Control de la movilidad –Control de los recursos radio

82 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 82 Servicios UMTS 3G está diseñada como una plataforma de provisión de servicios: –Cuanto más baja la ubicación de la capa, mayor es la inversión en elementos de red –Cuanto más alta la ubicación de la capa, mayor es la inversión en gente e ideas. Métodos para permitir la creación de servicios: Virtual Home Environment (VHE): concepto para portabilidad del ambiente personal de servicios a través de fronteras de red y entre terminales Mobile Station Execution Environment (MEXE): provee un ambiente de ejecución normalizado en un MS, permitiendo desarrollar aplicaciones independientes de la plataforma MS CAMEL: un abonado puede usar los Operator Specific Services (OSS) aún cuando hace roaming fuera de su HPLMN.

83 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 83 Arquitectura para UMTS (rel99) UMTS GSM/GPRS GSM BTS UMTS RNC GSM BSC Iub Abis MSC SGSGGS HLR IN ISDN INTERNET IUcs IUps A Gb A MAP Gn Gi ISUP RED ACCESO RADIORED CENTRAL CAMEL CAP

84 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 84 Arquitectura Red Acceso UMTS RNS (Radio Network Subsystem) –RBS (Radio Base Station) –RNC (Radio Network Controller) –Esto es similar a GSM con BSC/BTS, pero existe interface Iur entre RNCs para gestión de macrodiversidad, independientemente de la Red Central (Core Network) –Se eligió ATM para transporte en la red de acceso con diferentes AALs (ATM Adaptation Layer)

85 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 85 RNS Arquitectura Red Acceso UMTS RED CENTRAL (CN) Radio Network Controller (RNC) Nodo B CELDAS Nodo B CELDAS Iub RNS Radio Network Controller (RNC) Nodo B CELDAS Nodo B CELDAS Iub Iu Iur

86 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 86 Servicios en UMTS OSA (Open Service Architecture) –En GSM, servicios muy estandarizados, dificultan la diferenciación entre operadores. –Para proveer más flexibilidad en la creación de servicios, en GSM se introducen Herramientas: CAMEL (Red Inteligente para GSM) MexE (Mobile Execution Environment) con WAP –En UMTS se integran las herramientas en una única llamada OSA (www.parlay.org).

87 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 87 Servicios en UMTS VHE (Virtual Home Environment) –Permitirá que el usuario utilice sus servicios con la misma configuración, independientemente de su ubicación. Utilizará CAMEL (Customized Applications of Mobile network Enhanced Logic). CAMEL utiliza CAP (Camel Application Protocol) derivado del INAP. –Cuando un abonado hace roaming, todos sus datos CAMEL son transferidos a la red visitada.

88 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 88 Estudio de la Interface de Aire 3G Estudiaremos en detalle dos interfaces con tecnología CDMA: –UTRAN (Europa) UMTS Terrestrial Radio Access Network, basada en W-CDMA. –cdma2000 (USA), derivada de IS-95

89 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 89 Capa Física UTRAN Dos implementaciones: –FDD Frequency División Duplexing Requiere dos bandas de frecuencia: uplink y downlink. Tamaño celdas no limitado por retardo de programación Requiere filtros duplexores –TDD Time Division Duplexing Usa la misma banda para uplink y downlink, asignando distintos Time Slots Limitación en el tamaño de la celda No requiere duplexor Pueden asignarse enlaces asimétricos

90 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 90 Capa Física UTRAN FDD Resumen técnico FDD Frequency band:1920 MHz MHz and 2110 MHz MHz (Frequency Division Duplex) UL and DL Minimum frequency band required: ~ 2x5MHz Frequency re-use: 1 Carrier Spacing: 4.4MHz MHz Maximum number of (voice) channels on 2x5MHz: ~196 (spreading factor 256 UL, AMR 7.95kbps) / ~98 (spreading factor 128 UL, AMR 12.2kbps) Voice coding: AMR codecs (4.75 kHz kHz, GSM EFR=12.2 kHz) and SID (1.8 kHz) Channel coding: Convolutional coding, Turbo code for high rate data Duplexer needed (190MHz separation), Asymmetric connection supported Tx/Rx isolation: MS: 55dB, BS: 80dB Receiver: Rake Receiver sensitivity: Node B: -121dBm, Mobile - 117dBm at BER of 10-3 Data type: Packet and circuit switch Modulation: QPSK Pulse shaping: Root raised cosine, roll-off = 0.22 Chip rate: 3.84 Mcps Channel raster: 200 kHz Maximum user data rate (Physical channel): ~ 2.3Mbps (spreading factor 4, parallel codes (3 DL / 6 UL), 1/2 rate coding), but interference limited. Maximum user data rate (Offered): 384 kbps (year 2002), higher rates ( ~ 2 Mbps) in the near future. HSPDA will offer data speeds up to 8-10 Mbps (and 20 Mbps for MIMO systems) Channel bit rate: 5.76Mbps Frame length: 10ms (38400 chips) Number of slots / frame: 15 Number of chips / slot: 2560 chips Handovers: Soft, Softer, (interfrequency: Hard) Power control period: Time slot = 1500 Hz rate Power control step size: 0.5, 1, 1.5 and 2 dB (Variable) Power control range: UL 80dB, DL 30dB Mobile peak power: Power class 1: +33 dBm (+1dB/- 3dB) = 2W; class dBm, class dBm, class dBm Number of unique base station identification codes: 512 / frequency Physical layer spreading factors: UL, DL

91 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 91 Tipos de canales

92 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 92 Tipos de canales Los servicios de transferencia de información se realizan a través de canales. Los canales lógicos están relacionados con los canales de transporte, los que a su vez, se relacionan a los canales físicos –Canales de Transporte Formato –Codificación (código convolución, bloque o turbo) –Entrelazado –Velocidad Trama/Multiplexado Características generales –Uplink o downlink –Control de Potencia –Riesgo de colisión –Método identificación MS –Posibilidad de formación de haz de radio –Variaciones de velocidad de datos –Area de difusión (celda o sector) –Canales Físicos Código, frecuencia y fase relativa (I o Q)

93 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 93 Relación entre capas y canales RLC: capa Radio Link Control MAC: capa Medium Access Control

94 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 94 Detalle nombres canales Logical Channels: Broadcast Control Channel (BCCH), Downlink (DL) Paging Control Channel (PCCH), DL Dedicated Control Channel (DCCH), UL/DL Common Control Channel (CCCH), UL/DL Dedicated Traffic Channel (DTCH), UL/DL Common Traffic Channel (CTCH), Unidirectional (one to many) Transport Channels: Dedicated Transport Channel (DCH), UL/DL, mapped to DCCH and DTCH Broadcast Channel (BCH), DL, mapped to BCCH Forward Access Channel (FACH), DL, mapped to BCCH, CCCH, CTCH, DCCH and DTCH Paging Channel (PCH), DL, mapped to PCCH Random Access Channel (RACH), UL, mapped to CCCH, DCCH and DTCH Uplink Common Packet Channel (CPCH), UL, mapped to DCCH and DTCH Downlink Shared Channel (DSCH), DL, mapped to DCCH and DTCH Physical Channels: Primary Common Control Physical Channel (PCCPCH), mapped to BCH Secondary Common Control Physical Channel (SCCPCH), mapped to FACH, PCH Physical Random Access Channel (PRACH), mapped to RACH Dedicated Physical Data Channel (DPDCH), mapped to DCH Dedicated Physical Control Channel (DPCCH), mapped to DCH Physical Downlink Shared Channel (PDSCH), mapped to DSCH Physical Common Packet Channel (PCPCH), mapped to CPCH Synchronisation Channel (SCH) Common Pilot Channel (CPICH) Acquisition Indicator Channel (AICH) Paging Indication Channel (PICH) CPCH Status Indication Channel (CSICH) Collision Detection/Channel Assignment Indication Channel (CD/CA-ICH)

95 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 95 Canales UTRAN (1) Canales de Transporte –Dedicated Transport Channel DCH Dedicated Channel, transporta información de usuario o de control en uplink o downlink para un usuario específico –Common Transport Channel Difunden información de control entre la red y las estaciones móviles: –Broadcast Control Channel (BCCH), Downlink (DL) difunde información del sistema y de la celda específica –Fordward Access Channel (FACH), DL, transporta información de control específica hacia una MS, cuando la red conoce en que celda está localizado el móvil –Paging Channel (PCH), DL, transporta información de control específica hacia una MS, cuando la red NO conoce en que celda está localizado el móvil. La respuesta del móvil indica en que celda se encuentra –Random Access Channel (RACH), Uplink (UL), transporta información desde una MS hacia la red

96 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 96 Canales UTRAN (2) Canales Físicos –Canales físicos UL DPDCH: Dedicated Physical Data Channel, diseñado para transportar el DCH. Puede haber cero, uno o varios DPDCH en cada conexión DPCCH: Dedicated Physical Control Channel, transporta información de control relacionada con la capa física. Hay un solo DPCCH en cada conexión. PRACH: Physical Random Access Channel, transporta el RACH –Canales físicos DL DPCH: Downlink Physical Channel, transporta el DCH e información de control de la capa física, multiplexado en tiempo. PCCPCH: Primary Common Control Physical Channel, de velocidad fija, SF= 256, transporta el BCCH SCCPCH: Secondary Common Control Physical Channel, transporta el FACH y el PCH

97 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 97 Capa Física UTRAN FDD Características de Transmisión –Velocidad de modulación de chip: 3,84 Mcps (puede ser extendida) –Modulación Uplink: QPSK Downlink: QPSK o BPSK –Espaciamiento de canales: 5 MHz –A veces los componentes I y Q transportan diferente información, lo que aumenta la capacidad por 2.

98 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 98 Procesos DL-UL Velocidad de datos: 8 kbps hasta 2 Mbps Códigos de canal: –Cód convolucional interno (1/2 o 1/3) –Cód opcional Reed Solomon externo (4/5) –Cód específico del servicio Turbo code –Repetición o punzonado Entrelazado –Interno y externo Código canalización –Código OVSF Orthogonal Variable Spreading Factor Códigos scrambling (UL) –Primario 256 chips cód Kasami –Secundario cód Gold largo Códigos scrambling (DL) –Gold largo –Ortogonal corto en canales físicos Modulación (DL) –Datos QPSK –Spreading QPSK

99 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 99 Código de Canalización Operación de Spreading –Spreading o Ensanchamiento significa incrementar el ancho de banda de la señal –Incluye dos operaciones: Canalización (aumenta el ancho de banda) usando códigos ortogonales Scrambling o aleatorización (no afecta el ancho de banda) usando códigos pseudo-noise (PN)

100 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 100 Código de Canalización Códigos de Canalización –Son los códigos usados para separar los diferentes canales sobre una misma frecuencia –Para soportar una variedad de velocidades de datos y factores de expansión se deben elegir códigos que sean ortogonales independientemente de su longitud. –UTRAN usa OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor) (Factor de Expansión Ortogonal Variable) –Para canales de voz hay 250 canales por portadora (256 códigos ortogonales)

101 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 101 Canalización (1) Los códigos de canalización permiten separar las transmisiones desde una única fuente. En el DL, puede separar diferentes usuarios dentro de una celda/sector Los limitados códigos ortogonales deben ser reutilizados en cada celda: –Problema: Interferencia si dos celdas usan el mismo código –Solución: Códigos de scrambling para reducir la interferencia entre estaciones-base.

102 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 102 Canalización (2) En el UL, se puede separar los canales físicos de un usuario porque los móviles no están sincronizados. Es posible que dos móviles usen el mismo código Para separar diferentes usuarios en el uplink, se usan códigos de aleatorización.

103 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 103 Aleatorización Códigos de aleatorización (Scrambling) –La secuencia de código se multiplica por un código pseudoaleatorio –Código largo de Gold con período de 10ms o código corto S(2) –En DL, se usan los códigos aleatorizadores para reducir la interferencia entre estaciones base. Cada Nodo B tiene sólo un código aleatorizador para que los terminales puedan separar las estaciones base. –En UL, los códigos aleatorizadores se usan para separar los terminales

104 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 104 Capa Física UTRAN FDD

105 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 105 Canal dedicado UL DCH Código de canalización Datos (Velocidad chip) Dedicated Physical Control Channel Dedicated Physical Data Channel Código de canalización Control (Velocidad chip) BPSK para cada canal

106 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 106 Canal dedicado UL El DPCCH (Dedicated Physical Control Channel) tiene un factor de ensanchamiento fijo de 256 y lleva información de control –Piloto: estimación de canal + SIR –Velocidad de bit, decodificación de canal, parámetros de entrelazado para cada trama DPDCH –TPC Transmission Power Control

107 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 107 Canal dedicado UL El DPDCH Dedicated Physical Data Channel tiene un factor de ensanchamiento variable entre 4 y 256 y puede variar para cada trama. Se pueden usar códigos de canales paralelos para llegar a 2 Mbps

108 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 108 Cadena de codificación de canal y multiplexado

109 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 109 Canal dedicado DCH DL En el DL, no se genera interferencias (EMI) por la transmisión de datos, porque los canales comunes están transmitiendo continuamente. El DCH DL se transmite sobre el Downlink Dedicated Physical Channel, por lo que el DPCCH y el DPDCH se multiplexan en tiempo usando modulación normal QPSK

110 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 110 Canal dedicado DCH DL El factor de ensanchamiento en el down link del DCH no varía en cada trama, por lo que la velocidad de datos se varía por punzonado (puncturing) o repetición de bits o por DTX (Discontinuous Transmission), donde se detiene la transmisión durante parte de la ranura de tiempo.

111 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 111 Canal dedicado DCH DL El canal UL tiene modulación BPSK, mientras que el DL tiene QPSK. La velocidad de bit en el DPDCH DL puede ser casi el doble de la del UL.

112 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 112 Capa Física UTRAN FDD Requerimientos de Ancho de Banda –El modo FDD requiere dos bandas de frecuencia, uplink y downlink. No necesitan ser adyacentes pero deben estar separadas por el mínimo de distancia de duplexer. –Con una velocidad de chip de 3,84 Mcps, se requieren aprox 5 MHz (puntos a -3dB a 4,1 Mhz) –El ancho de banda mínimo para un sistema FDD es 10 MHz.

113 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 113 Capa Física UTRAN TDD Los canales físicos en UTRAN TDD son definidos por su frecuencia portadora, código de acceso y Time Slot Time Slot son unidades de tiempo que tienen duración 625 microsegundos o 2560 chips (a 4,096 Mcps). Hay trama: 10 ms o 16 TS Supertrama 240 ms o 24 tramas

114 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 114 Capa Física UTRAN TDD Códigos de Expansión –TDD usa TDMA y DS-CDMA –Se usan dos posibilidades de codificación: Transmisión MultiCódigo con expansión fija: Cada usuario en el TS tiene asignado un código diferente, pudiéndose asignar hasta 8 códigos diferentes por TS. La misma estación móvil puede usar más de un código de acceso sobre el mismo TS, dependiendo de la necesidad de velocidad de datos. Transmisión de Código Unico con expansión variable: Cada usuario tiene un sólo código pero emplea un factor de expansión diferente dependiendo de la velocidad de datos requerida.

115 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 115 Capa Física UTRAN TDD Requerimientos de Ancho de banda y Capacidad –El modo TDD requiere un mínimo de 5 MHz –Se pueden acomodar 120 canales de voz en el total de 5 MHz. –Comparar con los 250 en 10 MHz para el FDD.

116 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 116 Expansión en W-CDMA

117 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 117 Acceso radio

118 3G Aspectos de la norma CDMA2000

119 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 119 CDMA2000 Es una norma propuesta por CDMA Development Group (CDG). Es una evolución de cdmaOne que incorpora y extrapola la especificación de aire IS-95 hacia la tercera generación celular Emplea una velocidad de chip menor a UTRAN e incluye Guardabandas para protegerse de interferencias de canales vecinos

120 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 120 CDMA2000 Provee características que facilitan la evolución de los sistemas IS-95 –Soporte para compartir una configuración existente IS-95 (cdmaOne) con cdma2000, con el mismo canal –Soporte para compatibilidad hacia atrás de IS- 95 sobre señalización y red –Habilidad para actualizarse gradualmente hacia cdma2000. –Terminales de 2G podrán operar en redes 3G

121 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 121 CDMA2000 Para recordar, esquema de cdmaOne (IS-95) DL

122 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 122 CDMA2000 Para recordar, esquema de cdmaOne (IS-95) UL

123 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 123 CDMA2000 CDMA2000 duplica la capacidad de voz de las redes cdmaOne e incluye: –CDMA2000 1xEV-DO entrega velocidades de datos de hasta 2 Mbps –CDMA2000 1xEV-DV integra voz y datos en paquetes hasta 3,09 Mbps - conectividad hacia las redes ANSI-41, GSM- MAP e IP

124 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 124 CDMA2000

125 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 125 CDMA2000

126 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 126 CDMA2000

127 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 127 CDMA2000

128 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 128 CDMA2000

129 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 129 Diferencias entre W-CDMA y CDMA2000

130 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 130 Comparación de velocidades

131 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 131 3G - Futuro a largo plazo Los usuarios y el tráfico están aumentando Los servicios de Internet con movilidad son atractivos Se puede usar 3G para bajar costos de tráfico Parece estar surgiendo una norma mundial, por primera vez: W-CDMA Está creciendo una generación de personas acostumbrada a usar multimedia.

132 3G Aspectos del negocio

133 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 133 Limitaciones de 3G Económica: a mayor velocidad de datos mayor será el costo de red. Se establecerá una ecuación entre el costo de proveer ese ancho de banda versus la generación de ingresos.

134 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 134 Desafíos para desplegar 3G Aumentar el Ingreso Medio por Abonado (ARPU) Minimizar costos del despliegue de tecnología. Adoptar el proceso de despliegue más simple posible Desplegar servicios comercialmente viables en tiempo y forma Mantener al usuario satisfecho a lo largo del proceso

135 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 135 Importancia de la voz 3G permitirá aplicaciones no basadas en voz: video y multimedia en tiempo real. La voz sin embargo, continuará siendo el servicio más importante. Se piensa que el uso aumentado de datos no desplazará a la voz sino que hará incrementar el uso de voz

136 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 136 Migración de 2G a 3G TDMA IS136 TDMA IS136 GSM cdmaOne PDC GPRS EDGE WCDMA CDMA X CDMA X a b

137 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 137 Evoluciones

138 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 138 Problemas de transmisión Inmadurez de la tecnología Potencia de transmisión y consumo de batería –A mayor velocidad de datos, mayor balance de potencia y mayor consumo desde la batería Latencia –Latencia de acceso (terminal y enlace radio) –Latencia de red (desde la estación base) BER –Voz tolera más errores que datos –Datos requiere corrección de errores, lo que baja velocidad de transmisión neta

139 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 139 Despliegue de las Nuevas Redes El despliegue de las nuevas redes 3G enfrentará a los operadores con varios aspectos: –Disponibilidad limitada de sitios para estaciones base –Disminución de los gastos de capital –Máxima rapidez en el despliegue de las redes –Expectativas muy altas de los clientes. Solo falta tener los nodos B y los terminales

140 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 140 Despliegue de las Nuevas Redes OPERADORES Disponibilidad limitada de sitios para estaciones base Disponibilidad limitada de sitios para estaciones base Máxima rapidez en el despliegue de las redes Máxima rapidez en el despliegue de las redes Disminución de los gastos de capital Disminución de los gastos de capital Expectativas muy altas de los clientes Expectativas muy altas de los clientes

141 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 141 Despliegue de las Nuevas Redes La falta de sitios será muy crítica porque ya están CASI todos usados en 2G y por el aumento de la sensibilidad ambientalista Los primeros operadores eligieron los mejores sitios. Luego vinieron los de 2G que se quedaron con el resto. Para los de 3G, quedará el resto del resto.

142 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 142 Despliegue de las Nuevas Redes Al pasar a 3G, los clientes 2G no querrán retroceder en cobertura ni calidad. ¿ Cómo resolver estos problemas al construir la nueva red? Compartición de redes podría ser la solución

143 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 143 Despliegue de las Nuevas Redes Tres alternativas para compartir SITIO DE ESTACÍON BASE RED DE ACCESO DE RADIO RED COMPLETA COMPARTIR

144 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 144 Despliegue de las Nuevas Redes Alternativa 1 SITIO DE ESTACÍON BASE COMPARTIR Los operadores comparten espacios en el sitio, estructuras, alimentación, aire acondicionado, etc. La red de acceso de radio es totalmente independiente. Pueden compartirse antenas.

145 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 145 Despliegue de las Nuevas Redes Alternativa 2 RED DE ACCESO DE RADIO COMPARTIR Los operadores comparten la Red de Acceso de Radio, que pertenece a una compañía separada que es dueña de los sitios, los nodos Bs, RNC, antenas, etc. Los operadores son dueños de la Red Central. RANCO

146 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 146 Despliegue de las Nuevas Redes Alternativa 3 RED COMPLETA COMPARTIR Se establece una compañía para operar la red completa, incluyendo la Red Central y se comparte entre varios. NETCO

147 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 147 Despliegue de las Nuevas Redes En la alternativas 2 y 3, los costos de operación, mantenimiento, facturación, etc son descompuestos y asignados a cada usuario de la red. Son modelos difíciles de administrar, para compartir costos de operación, y pueden ocurrir retardos e ineficiencias. Queda la duda de cómo mantener la competencia entre esos operadores que comparten todo o mucho de una red.

148 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 148 Despliegue de las Nuevas Redes Actualmente, varias compañías están desplegando las soluciones RANCO y NETCO. Los operadores deberían cambiar su forma de verse como dueños de redes y operadores a proveedores de servicio. La ventaja de una tercera compañía es que se puede separar bien la transferencia de información estratégica.

149 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 149 Despliegue de las Nuevas Redes RANCO y NETCO Ventajas: –Ahorro de CAPEX y OPEX. –Ahorro de tiempo de despliegue de red Inconvenientes: –Mucha transparencia competitiva –Dificultad para diferenciarse –Poca velocidad para implementar nuevos servicios –Falta de flexibilidad

150 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 150 Despliegue de las Nuevas Redes Compartición de sitios Compartición de sitios NETCO RANCO Ahorros medios Poco atractivo Cuidadoso planeamiento Ahorros altos Difícil de implementar y gestionar Para usar como estrategia de corto plazo Ahorros muy altos Muy difícil de implementar Puede producir baja diferenciación

151 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 151 Despliegue de las Nuevas Redes Alternativa 1. Compartición de sitios –Estructuras soporte de antenas para soportar múltiples antenas –Antenas multibanda de banda dual o de triple banda (2G/3G) –Cables compartidos. –Aspectos a tener en cuenta: Obtener adecuada aislación de RF entre antenas Se consigue una reducción del impacto ambiental Planeamiento de red es diferente entre GSM y WCDMA exigiendo antenas separadas con ajuste de inclinación independiente Puede requerirse filtros de rechazo y amplificadores montados en la torre

152 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 152 Despliegue de las Nuevas Redes Múltiples escenarios –Compartir sitios 2G/3G –Compartir sitios 3G/3G –Sitios nuevos 3G –RANCO –NETCO

153 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 153 Despliegue de las Nuevas Redes ¿Quienes compartirán redes? –Operadores existentes con altos niveles de deuda –Existentes con bajo market share –Operadores solo 3G –Cualquier operador con un área geográfica grande

154 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 154 Despliegue de las Nuevas Redes Ejemplo de compartición de redes Optus and Vodafone Australia Announce Plans to Roll Out Shared 3G Network 26 Aug Optus and Vodafone Australia today announced a heads of agreement to share 3G network sites and radio infrastructure across Australia. Under the agreement, Optus and Vodafone will work together to build and operate a joint national 3G radio network infrastructure. Russell Hewitt, Acting CEO, Vodafone Australia said, "We have always been a strong advocate of 3G network partnering. We are delighted to be able to work with another operator with a strong commitment to delivering a quality network. "By bringing together two extremely talented teams, we will be able to share resources so we can roll out faster and deliver efficiencies to our business." Allen Lew, Managing Director, Optus Mobile said, "The Radio Access Network represents about two thirds of the total capital cost of a 3G network, so to be able to share this cost with another company is beneficial. "This agreement will lower our 3G cost structure but consumers will be the real winners. Consumers will have access to a robust and reliable network since it will tap into the 3G expertise and success of Vodafone and Optus." Optus will draw on SingTel's regional presence and expertise and Vodafone will draw on its global experience in rolling out 3G networks around the world including Japan, the UK, Germany and Italy. This will ensure that the 3G customer experience is first rate. Although the two companies will share 3G infrastructure, they will provide completely separate customer services and continue to compete vigorously for customer business. The two companies expect to sign a long form agreement by late October The arrangements will be conditional upon necessary regulatory approvals.www.optus.com.au

155 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 155 Despliegue de las Nuevas Redes Tres Primeros Pasos a seguir –1 Cobertura –2 Capacidad –3 Diferenciación con: Servicios de datos de alta velocidad, disponibles y confiables. Aplicaciones outdoor e indoor.

156 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 156 Despliegue de las Nuevas Redes Pronósticos para los próximos años –Reorganización de operadores –Desaparición de operadores –Separación clara entre operadores de red y proveedores de servicio –Infraestructura compartida –RANCO y NETCO –Operadores de Red Privada Virtual (VPNO)

157 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 157 Despliegue de las Nuevas Redes Pronósticos para los próximos años MUNDO DE LA VOZ MUNDO DEL CONTENIDO Y LAS APLICACIONES CONJUNTO DE SERVICIOS NUEVOS CONJUNTO DE PARTNERSHIPS 3G CONTENIDO INFRAESTR COSTOS IP BILLING APLICAC

158 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 158 Despliegue de las Nuevas Redes Pronósticos para los próximos años –2G todavía tiene una muy buena salud –Las actualizaciones de 2G serán muy útiles –Se usarán terminales dual mode (2G/3G) –GSM sobrevivirá más de 10 años –GPRS será la base para Internet móvil –Los desarrollos técnicos incrementarán la capacidad en 30% por año.

159 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 159 Despliegue de las Nuevas Redes Una estrategia de despliegue –Usar GPRS al máximo para probar servicios –Apuntar a muchos usuarios usando 3G en un bajo nivel –Dimensionar la red para dichos usuarios a baja velocidad –Desplegar 3G lentamente –Experimentar con multimedia –Mirar desarrollo EDGE con atención

160 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 160 ¿Que pasa con EDGE? EDGE será útil técnicamente –Tiene velocidades comparables a 3G –Mejora la capacidad de red EDGE sería bueno financieramente –Upgrade relativamente barato –Disminuye las necesidades de CAPEX Pero operadores y fabricantes están esperando señales del otro y ninguno toma decisión. EDGE estará demorado, con buen despliegue recién en 2005.

161 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 161 ¿Qué servicios? Evitar experiencia de WAP Vigilar muy bien despliegue de GPRS Focalizar: –Ofreciendo servicios que mejoren los existentes –Mejorar acceso, velocidad de datos, facilidad de uso –Reducir OPEX y aumentar ingresos

162 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 162 Cadena de Valor Inalámbrica

163 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 163 ¿Qué servicios? Entretenimiento Mensajería Servicios WAP más rápidos Navegación WEB Intranet para PDA Gestión de cuentas Voz con bajo costo

164 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 164 ¿Qué servicios?

165 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 165 Outsourcing De la transparencia anterior, se puede ver que los operadores tendrán que ocuparse de muchos temas y algunos serán totalmente nuevos. La necesidad de focalizarse en el core business, hará que muchos operadores decidan utilizar el outsourcing No habrá una solución que se adapte a todos los operadores

166 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 166 Outsourcing Desafíos Operadores incumbentes (existentes) –Gestionar un negocio existente muy focalizado en los costos, frente a un negocio nuevo con una alta necesidad de inversión –Reponer los costos de la compra de la nueva licencia –Desarrollar las capacidades para emprender el nuevo negocio –Evaluar que se puede re-utilizar y que habrá que reconstruir –Migrar los clientes existente hacia las nuevas plataformas

167 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 167 Outsourcing Desafíos Operadores nuevos –Reponer los costos de la compra de la nueva licencia –Desarrollar las capacidades para emprender el nuevo negocio –Construir rápidamente la infraestructura de soporte –Evitar altos costos de start-up

168 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 168 Outsourcing Incumbentes –Nueva arquitectura IP –Nueva plataforma de servicios –Nuevo desarrollo de servicios –Nuevo sistema de billing –Fuentes de contenido con valor –Nuevos canales al mercado –Migración desde 2G, 2,5G y 3G –Potenciar base de clientes existentes –Definir nuevas características de mercado y segmentos –Planificar y desplegar las actualizaciones de infraestructura –Resolver problemas de roaming –Potenciar los desarrollos internacionales

169 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 169 Outsourcing Nuevos Operadores –Decidir donde comenzar –Generar capacidad técnica –Generar capacidad de cobro de facturas –Producir cobertura física –Incorporar clientes y capacidad de gestionarlos –Desarrollo de servicios –Desarrollo de canales de servicios –Identificar y focalizar segmentos clave de clientes –Fuentes de contenido con valor –Potenciar los desarrollos internacionales

170 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 170 Outsourcing Ahora tenemos otro problema: –Decidir que áreas retener in-house y que áreas someter al outsourcing. CORE BUSINESS EXCLUSIV TECNICA CREACION MERCADO CONTENIDOS EXPERIENCIA CLIENTES IMAGEN DE MARCA OUTSOURCING RESTO CUANDO SE PERCIBE QUE SE PUEDE OBTENER MEJOR SERVICIO AFUERA

171 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 171 Outsourcing Partes del negocio 3G Procesos de back-office Procesos de back-office Infraestructura de IT Infraestructura de IT Canales hacia los Clientes Servicios Contenido Infraestructura de Red Aplicaciones

172 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 172 WASP WASP = Wireless Aplication Service Provider –Cuatro tipos: Servicios ASP con capacidades wireless Servicios ASP que explotan específicamente redes inalámbricas Puentes para acceso inalámbrico a aplicaciones existentes Portales a partir de los cuales se puede acceder a una variedad de aplicaciones wireless.

173 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 173 Cadena de valor WASP Mobile data network Mobile network access Access devices Network infrastructure Network management Customisation & change Application development & mgt. Security Carrier agreement mgt. Systems integration Customer care Support Provisioning Billing Service operation and support Applications, data and messages Wireles s bridging centre Gateways Hosting infrastructure Carrier data centre Enterpris e data centre ASP data centre

174 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 174 Funciones de WASP Desarrollar la aplicación Nadie puede hacer esto por si solo. La esencia de WASP es asociación Nadie puede hacer esto por si solo. La esencia de WASP es asociación

175 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 175 Modelo WASP Para transformarse en WASP un operador móvil se focaliza en sus competencias y se asocia para los otros elementos de la cadena de valor: –Servicios desarrollados por compañías de software de aplicación y ASP –Wireless bridge desarrollado por compañías middleware –Servicios ofrecidos a empresas a través de ASPs, integradores de sistema y compañías de servicios de computación Para los ASP y desarrolladores de software, el operador móvil puede ser su canal hacia el cliente de Internet inalámbrica

176 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 176 Nota sobre Middleware Middleware o glue, es una capa de software entre la red y las aplicaciones. Este software provee servicios tales como identificación, autenticación, autorización y seguridad. Actualmente en Internet las propias aplicaciones tienen que proveer estos servicios por si mismas, lo que produce incompatibilidades. Al promover la normalización e interoperabilidad, middleware hará que las aplicaciones de red sean más fáciles de usar. También se llama middleware a cualquier programa que pega/ encola o hace la mediación entre dos programas separados y usualmente ya existentes. Por ejemplo, los programas escritos para acceder a una base de datos que deben acceder a otro tipo de base de datos, deben usar middleware.

177 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 177 Ejemplos de servicios WASP DoCoMo: iMode BT Cellnet: trabaja con Aspective para producir aplicaciones GPRS en e-business Vodafone: desarrolla OfficeLive con Microsoft Outlook Telia Mobile: mensajería unificada WAP y aplicación para salud Nextel: acceso a aplicaciones a través del portal Wireless Web Sprint PCS: Wireless Workplace con , CRM, servicios de viaje y guía telefónica de empresas.

178 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 178 DoCoMo ¿Cómo hicieron en Japón? –DoCoMo es el más grande WASP del mundo. iMode tiene la mitad de todos los abonados WASP del mundo. (www.nttdocomo.com) Modelo de negocios –Que otros desarrollen las aplicaciones y nosotros participamos de sus ingresos –Cobrar por el acceso y por las transacciones Factor clave: Operar una red de paquetes Factor clave: Operar una red de paquetes

179 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 179 DoCoMo Pero en Japón hay muy baja penetración de PC de escritorio La mayoría de usuarios de iMode usaron por primera vez y otros servicios de Internet Entonces funciona la combinación: baja penetración Internet y red móvil de paquetes baja penetración Internet y red móvil de paquetes

180 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 180 DoCoMo

181 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 181 Nextel y WASP La red iDEN de Motorola soporta paquetes desde mediados del 2000 Casi todos los terminales soportan Internet Se asocia con terceros para desarrollo de aplicaciones Brinda rango amplio de contenidos y servicios bajo la marca Provee kits de desarrollo de Sw y prueba a los desarrolladores

182 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 182 Nextel y WASP Cobra abono fijo al usuario final Recibe pago del proveedor de servicio por el hospedaje del sitio y servicios de marketing Recibe un porcentaje del proveedor de servicio por los gastos mensuales del usuario Cobra un porcentaje de cada transacción Gana por el mayor uso de la red a raíz de las nuevas aplicaciones

183 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 183 WAIP Network management Customisation & change Application development & mgt. Security Carrier agreement mgt. Systems integration Customer care Support Provisioning Billing Mobile network WAIP* hosting centre Mobile network access Access devices Carrier data centre Enterprise data centre ASP data centre

184 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 184 WAIP WAIP: Wireless Aplication Infrastructure Provider –Conecta cualquier tipo de dispositivo sobre cualquier red –Hospeda, opera y monitorea soluciones de los clientes –Revende tiempo de aire –Transforma aplicaciones normales en soluciones móviles –Desarrolla soluciones middleware para acceso inalámbrico

185 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 185 Otros Servicios Mensajería será la mayor aplicación Mensajería complementa otras aplicaciones: –e-commerce –mejora de productividad de la oficina –CRM Transporte y logística Medicina y salud Servicios públicos

186 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 186 Cambios en la industria

187 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 187 Valores de servicio 2G vrs 3G

188 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 188 EL FUTURO 4G

189 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 189 4G 3G –Compatible con 2G –Redes de conmutación de circuitos y de paquetes –Combinación de equipos existentes y actualizados o nuevos –Velocidad de datos hasta 2 Mbps 4G –Extensión capacidad 3G en un orden de magnitud –Solo conmutación de paquetes –Todos elementos nuevos y digitales –Ancho de banda hasta 100 Mbps

190 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 190 4G Razones para tener 4G –Soporte de servicios multimedia interactivos: teleconferencia, Internet inalámbrico, etc –Mayor ancho de banda y velocidad de bits –Portabilidad de los servicios y movilidad global –Bajar costos

191 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 191 4G ¿Recién empezó 3G y ya se está hablando de 4G? –Alcatel, Ericsson, Nokia y Siemens fundaron WWRF (Wireless World Research Forum) en marzo 2001, para asegurar orientación estratégica, esfuerzo conjunto e impacto en las investigaciones sobre las comunicaciones inalámbricas más allá de 3G. –Ver el Book of Visions 2001

192 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 192 4G WWRF

193 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 193 4G WWRF Centrado en el USUARIO

194 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 194 4G WWRF

195 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 195 4G Algunos no quieren usar el término 4G, porque podría inducir a los usuarios a esperar por otra tecnología en lugar de comprar 3G Otros piensan que no habrá un cambio en la tecnología de la interface, como con GSM hacia UMTS, sino una integración entre diferentes modos de comunicaciones inalámbricas: –Wireless LAN, Bluetooth, celular, radiodifusión, TV, satélite

196 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 196 4G 4G se ve como una unión entre el mundo de la computación, de las telecomunicaciones de audio y video 4G podría modificar el concepto centralizado en la red, para pasar a una idea más descentralizada, como Internet.

197 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 197 4G En octubre 2001, ITU-R alcanzó acuerdo sobre el concepto básico que los sistemas de comunicaciones móviles serán combinados con otros sistemas tales como wireless LAN y alcanzarán una velocidad de transmisión de datos de hasta 100 Mbps en el 2010.

198 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 198 4G

199 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 199 4G

200 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 200 4G Clientes futuros de los sistemas móviles –50% de humanos –22% de PC móviles –12% de perros y gatos –9% de vehículos –7% de heladeras, y vending machines

201 2004Comunicaciones móviles de tercera generación, CDMA - Roberto Murguet 201 4G 4G? Not in this decade. I would recommend that the newspaper community forget about 4G, Dr Keiji Tachikawa, president and CEO of NTT DoCoMo 20th October 2003

202 Las comunicaciones móviles Módulo 2 Fin de Curso


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