Sistemas de Telefonía móvil UMTS

Presentación del tema: "Sistemas de Telefonía móvil UMTS"— Transcripción de la presentación:

1 Sistemas de Telefonía móvil UMTS
Presentación Sistemas de Telefonía móvil UMTS Hoy es sábado, 15 de abril de 2017sábado, 15 de abril de 2017 y ahora mismo son las 1:04:26 a.m. Realizada por: ASM© PAG.: 1

2 Arquitectura general de una red UMTS
Sistema Universal de Telecomunicaciones móviles (Universal Mobile Telecommunications System - UMTS) es una de las tecnologías usadas por los móviles de tercera generación (3G, también llamado W-CDMA), sucesora de GSM. España, dentro del marco europeo, ha sido uno de los países pioneros en tecnología UMTS y ha sido uno de los primeros países en lanzar el servicio, situándose por delante de países como Alemania y Reino Unido, en los que esta tecnología salió al mercado con más de un año de retraso respecto a España. En España, el 13 de marzo del año 2000 se adjudicaron las 4 licencias UMTS disponibles a las operadoras Telefónica Móviles (Movistar), Airtel (actualmente Vodafone), Amena (actualmente Orange) y al consorcio Xfera (más conocido como Yoigo). Arquitectura general de una red UMTS

3 Características UMTS ofrece los siguiente servicios:
UMTS permite introducir muchos más usuarios a la red global del sistema, y además permite incrementar la velocidad a 2 Mbps por usuario móvil. Está siendo desarrollado por 3GPP (3rd Generation Partnership Project), un proyecto común en el que colaboran: ETSI (Europa), ARIB/TIC (Japón), ANSI T-1 (USA), TTA (Korea), CWTS (China). Para alcanzar la aceptación global, 3GPP va introduciendo UMTS por fases y versiones anuales. La primera fue en 1999, describía transiciones desde redes GSM. En el 2000, se describió transiciones desde IS-95 y TDMA. ITU es la encargada de establecer el estándar para que todas las redes 3G sean compatibles. UMTS ofrece los siguiente servicios: Facilidad de uso y bajos costes: UMTS proporcionará servicios de uso fácil y adaptable para abordar las necesidades y preferencias de los usuarios, amplia gama de terminales para realizar un fácil acceso a los distintos servicios y bajo coste de los servicios para asegurar un mercado masivo. Como el roaming internacional o la capacidad de ofrecer diferentes formas de tarificación Nuevos y mejorados servicios: Los servicios de voz mantendrán una posición dominante durante varios años. Los usuarios exigirán a UMTS servicios de voz de alta calidad junto con servicios de datos e información. Las proyecciones muestran una base de abonados de servicios multimedia en fuerte crecimiento hacia el año 2010, lo que posibilita también servicios multimedia de alta calidad en áreas carentes de estas posibilidades en la red fija, como zonas de difícil acceso. Un ejemplo de esto es la posibilidad de conectarse a Internet desde el terminal móvil o desde el ordenador conectado a un terminal móvil con UMTS. Acceso rápido: La principal ventaja de UMTS sobre la segunda generación móvil (2G), es la capacidad de soportar altas velocidades de transmisión de datos de hasta 144 kbit/s sobre vehículos a gran velocidad, 384 kbit/s en espacios abiertos de extrarradios y 7.2 Mbit/s con baja movilidad (interior de edificios). Esta capacidad sumada al soporte inherente del protocolo de Internet (IP), se combinan poderosamente para prestar servicios multimedia interactivos y nuevas aplicaciones de banda ancha, tales como servicios de video telefonía y video conferencia y transmisión de audio y video en tiempo real.

4 Arquitectura La estructura de redes UMTS esta compuesta por dos grandes subredes: la red de telecomunicaciones y la red de gestión. La primera es la encargada de sustentar la transmisión de información entre los extremos de una conexión. La segunda tiene como misiones la provisión de medios para la facturación y tarificación de los abonados, el registro y definición de los perfiles de servicio, la gestión y seguridad en el manejo de sus datos, así como la operación de los elementos de la red, con el fin de asegurar el correcto funcionamiento de ésta, la detección y resolución de averías o anomalías, o también la recuperación del funcionamiento tras periodos de apagado o desconexión de algunos de sus elementos. Dentro de este apartado vamos a analizar sólo la primera de las dos subredes, esto es, la de telecomunicaciones. UMTS usa una comunicación terrestre basada en una interfaz de radio W-CDMA, conocida como UMTS Terrestrial Radio Access (UTRA). Soporta división de tiempo duplex (TDD) y división de frecuencia duplex (FDD). Ambos modelos ofrecen ratios de información de hasta 2 Mbps. Una red UMTS se compone de los siguientes elementos:

5 Arquitectura I Núcleo de red (Core Network). El núcleo de red incorpora funciones de transporte y de inteligencia. Las primeras soportan el transporte de la información de tráfico y señalización, incluida la conmutación. El encaminamiento reside en las funciones de inteligencia, que comprenden prestaciones como la lógica y el control de ciertos servicios ofrecidos a través de una serie de interfaces bien definidas; también incluyen la gestión de la movilidad. A través del núcleo de red, el UMTS se conecta con otras redes de telecomunicaciones, de forma que resulte posible la comunicación no sólo entre usuarios móviles UMTS, sino también con los que se encuentran conectados a otras redes.

6 Arquitectura II Red de acceso radio (UTRAN). Desarrollada para obtener altas velocidades de transmisión. La red de acceso radio proporciona la conexión entre los terminales móviles y el Core Network. En UMTS recibe el nombre de UTRAN (Acceso Universal Radioeléctrico Terrestre) y se compone de una serie de subsistemas de redes de radio (RNS) que son el modo de comunicación de la red UMTS. Un RNS es responsable de los recursos y de la transmisión / recepción en un conjunto de celdas y esta compuesto de un RNC y uno o varios nodos B. Los nodos B son los elementos de la red que se corresponden con las estaciones base. El Controlador de la red de radio (RNC) es responsable de todo el control de los recursos lógicos de una BTS (Estación Base Transmisora).

7 Asignación de espectro para sistemas UMTS
Asignación de frecuencias según técnicas utilizadas para UMTS en el interfaz radio. Para la operación FDD han sido asignadas dos bandas pareadas de 60 MHz ( MHz para sentido ascendente y MHz para sentido descendente), lo que supone un total de 12 pares de portadoras de 5 MHz. • Para la operación TDD en Europa se han asignado dos bandas que en total suman 25 MHz ( y MHz), lo que supone un total de 5 portadoras de 5 MHz (existen 10 MHz adicionales en la banda que están reservados para operación TDD sin licencia). En 1992, la Conferencia Mundial de Radio (WRC-92) identificó las bandas de frecuencias de MHz y MHz para los futuros sistemas IMT-2000, destinando las bandas de MHz y MHz para la parte satelital de estos sistemas.

8 Red UTRAN Diversos tipos de células para el interfaz radio según la distancia a cubrir: En una red basada en tecnología CDMA dichos factores guardan una relación inversa, de manera que cuanto mayor es el área a cubrir, menor es la velocidad que puede ofrecerse a los usuarios. Macrocélula. Microcélula. Picocélula Estructura celular jerárquica para el despliegue de UMTS Arquitectura de la red de acceso radio terrestre (UTRAN)

9 Infraestructura de transmisión y topología de la red de acceso
Topologías de red de acceso UMTS Uno de los principales tipos de interfaces a utilizar en la fase inicial de despliegue de UMTS pueden ser las interfaces PDH. En particular, para células con poco tráfico, cabe la posibilidad de pensar en la utilización de interfaces E1 (2048 kbit/s) explotados en ATM. Si el tráfico en la célula es mayor o consta de varios sectores (un Nodo-B puede manejar hasta seis sectores), cabe pensar en la utilización de la siguiente interfaz en la jerarquía PDH, la interfaz E3 (34 Mbit/s). Sin embargo, es muy posible que la capacidad de esta interfaz sea demasiado elevada en la mayoría de los casos. En caso de necesitar interfaces ATM de mayor capacidad, es posible recurrir al empleo de interfaces ATM sobre SDH. Así, por ejemplo, una posibilidad es el empleo de interfaces STM-1 (155 Mbit/s) no canalizados. La necesidad de este tipo de interfaces puede aparecer conforme va aumentando el grado de concentración de tráfico en la red de interconexión entre Nodos-B y RNCs, así como para la conexión de estos con el núcleo de red (interfaz Iu). En cuanto a la topología de la red de acceso, a la hora de interconectar los Nodos-B con los RNCs, así como éstos al núcleo de red (MSC/SGSN), es posible considerar varias alternativas. En la Figura se representan algunas de las configuraciones más habituales utilizadas en redes celulares.

10 Arquitectura III UE (User Equipment). Se compone del terminal móvil y su módulo de identidad de servicios de usuario/suscriptor (USIM) equivalente a la tarjeta SIM del teléfono móvil. Parte también de esta estructura serían las redes de transmisión empleadas para enlazar los diferentes elementos que la integran. Como los protocolos UU y IU.

11 Ejemplo de conexión UMTS
Un ejemplo de una conexión a la red UMTS desde un terminal sería el que se explica con el siguiente diagrama: Partimos de nuestro dispositivo 3G ya sea un teléfono móvil o una tarjeta para ordenadores compatible con esta red, nuestros datos llegan al NodoB que es el encargado de recoger las señales emitidas por los terminales y pasan al RNC para ser procesadas, estos dos componentes es lo que llamamos UTRAN, desde el UTRAN pasa al núcleo de la red que está dividido en conmutadores que distribuyen los datos por los diferentes sistemas, según vayan a uno u otro seguirán un camino pasando por el MSC (Mobile services Switching Center), o por el SGSN (Serving GPRS Support Node) y posteriormente por el GGSN (Gateway GPRS Support Node).

12 Diferencias entre GSM y UMTS
El sistema GSM funciona por TDMA, es decir, se divide el tiempo en slots y a cada usuario se le asigna un slot, es decir, un espacio de tiempo por el que se puede transmitir los datos. Por lo tanto se comparte cada canal por un número determinado de usuarios. El sistema UMTS es un sistema (WCDMA) acceso múltiple por división de código de banda ancha. En este sistema no hay slots temporales como en GPRS. Todos los usuarios transmiten a la vez por el canal, pero las señales de cada usuario están codificadas con un código único de tal forma, que pese a que podemos pensar que se forma una “señal indescifrable” al utilizar las mismas frecuencias a la vez, no es así, pues la estación base es capaz de decodificar y volver a separar perfectamente cada una de las comunicaciones recibidas de los distintos usuarios. Esto, evidentemente, implica un aprovechamiento mucho más alto del canal, al no compartirlo en tiempo.

13 W-CDMA Ancha de acceso múltiple por división de código W-CDMA - la tecnología de radio de UMTS - es una parte de la UIT familia IMT-2000 de Normas de la 3G. Ambos dúplex por división de frecuencia (FDD) y Time División Duplex (TDD) variantes son compatibles. W-CDMA es una extensión técnica de modulación de espectro, que utiliza un ancho de banda de canales que es mucho mayor que el de los datos a transferir. En lugar de cada conexión que se concedió una banda de frecuencias dedicadas sólo lo suficientemente amplia como para dar cabida a su máxima velocidad de datos previstas, W-CDMA canales comparten una banda mucho mayor. La técnica de modulación codifica cada canal de tal manera que un decodificador, conocer el código, puede seleccionar la señal deseada de otras señales usando la misma banda, que sólo aparecen como mucho ruido. UMTS utiliza una red de base de derivados de que el GSM, garantizando la compatibilidad con versiones anteriores de los servicios y permitiendo una transición continuada entre la tecnología de acceso GSM y CDMA, W. W-CDMA representa un avance importante en la evolución de GSM y se ha convertido en el fundamento sobre el que más rápido y más eficiente espectralmente tecnologías se están construyendo a partir de normas y especificaciones 3GPP trabajo. Desde 2006, las redes UMTS, en muchos países se han o se están acondicionadas con Paquete de Acceso de Alta Velocidad (HSPA), a veces conocida como 3.5G.

14 Adecuación a los servicios considerados
Como se ha comentado, las prestaciones de UMTS están determinadas por el tipo de entorno geográfico (urbano, suburbano, rural) y el grado de movilidad. Las tasas máximas de usuario disponibles son de 144 kbit/, 384 kbit/s y 2048 kbit/s según el tipo de célula considerado (macrocélulas, microcélulas y picocélulas). A ello ha de sumarse el hecho de que el número de portadoras disponibles es reducido y que la capacidad agregada de cada una de ellas es, en el mejor de los casos, de 2048 kbit/s.

15 Tasas de bit y alcances máximos
Cabe señalar que la capacidad máxima agregada disponible en una célula UMTS con una portadora de 5 MHz está en torno a los 2 Mbit/s, si bien en el caso general no cabe esperar más de 1,2 Mbit/s, de manera puntual y en entornos reducidos (en picocélulas) (una célula UMTS puede tener hasta seis sectores) Tasa de bit por usuario Nº máximo de usuarios simultáneos por portadora y sector Distancia máxima a la estación base 8 kbit/s 256 4,7 km 144 kbit/s 14 3 km 384 kbit/s 5 1,9 km 2048 kbit/s 1 0,4 km Capacidad y alcance típicos de UMTS

16 Calidad de servicio Los sistemas UMTS están llamados a soportar una amplia gama de servicios con requisitos de calidad muy variados. Con objeto de proporcionar la calidad de servicio (QoS) adecuada en cada caso, las especificaciones definen un modelo que parte de la consideración de cuatro clases de tráfico: Conversacional. Se encuadran las comunicaciones de audio y vídeo en tiempo real entre personas. Este tipo se caracteriza por exigir un retardo extremo a extremo muy reducido Ejemplos de aplicaciones conversacionales son la telefonía, la videotelefonía o la videoconferencia. Streaming (afluente). Se permiten a los usuarios la descarga de contenidos multimedia (audio y videoclips) para su reproducción on line, con una sensación que, sin serlo, se aproxima a la de tiempo real. El hecho de que la transferencia de información sea unidireccional permite retrasar el instante de inicio de la reproducción posibilitando el empleo de buffers relativamente grandes en el extremo receptor para absorber las fluctuaciones de retardo. Interactivo. Este tráfico engloba las aplicaciones de acceso remoto a información en la modalidad online, donde el usuario (o una máquina) envía peticiones hacia el equipo remoto esperando que éste le devuelva las respuestas en un tiempo razonablemente reducido. Ejemplos son la navegación web, los juegos interactivos, las consultas a bases de datos o el acceso remoto a ordenadores (telnet). Background (diferible). Da cabida a un número considerable de aplicaciones de datos en las que el usuario no exige una respuesta inmediata por parte de la red, admitiendo retardos que oscilan desde unos pocos segundos hasta incluso varios minutos. Ejemplo de tales aplicaciones son el correo electrónico o la descarga de ficheros, por citar algunas.

17 Servicio modo Paquetes.
Distribución de TV. Para ofrecer una calidad “similar” a la de la TV convencional, la única opción posible sería el empleo del códec MPEG-2 a la máxima tasa de bit disponible en UMTS (2 Mbit/s). Esto sólo sería factible en entornos de picocélulas, a costa de consumir una portadora completa por canal de TV. Como alternativa se podría recurrir al empleo del códec MPEG-4 con tasas de bit menores, a costa de una degradación notable de calidad. Puede concluirse en definitiva que, debido a las limitaciones de ancho de banda disponible, UMTS no es una tecnología adecuada para la distribución de TV. Tasa de bit requerida por los principales códecs de video.

18 Niveles de radiación electromagnética
La recomendación europea de 12 de julio de 1999, (1999/519/EC ) Sistema Intensidad de campo eléctrico (V/m) Intensidad de campo magnético (A/m) Densidad de potencia equivalente de onda plana (W/m2) GSM 900 41,25 0,11 4,5 GSM 1800 58,33 0,16 9 UMTS 61 10 Niveles de radiación de sistemas de telefonía móvil

19 Equipos para UMTS Nokia DE 21, DE 34, Insite, Metrosite, Ultrasite, W-CDMA, Supreme, Optima Alcatel Evolium, Lucent Flexent, BCF 2000 & One BTS Nortel S8000, S12000, S2000L & S2000H Motorola CDMA 20001X, CDMA 20001X-EV, Aspira 3G, Horizon, M-Cell, Arena

20 Sistemas de Telefonía móvil
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