REDES UMTS (3G) - LTE

Transcripción

1 REDES UMTS (3G) - LTE (Universal Mobile Telecommunication Services) (Long Term Evolution) REDES GSM-UMTS -LTE IMPLEMENTACION PERFORMANCE (QoS)

2 Evolución de las Redes Celulares: GSM-UMTS 1G 2G 2.5G 3G PDC TD-SCDMA TD-SCDMA HSxPA Analog GSM GPRS W-CDMA W-CDMA HSxPA AMPS N-AMPS TACS etc TDMA EDGE 3GSM IS-95 1xRTT 1xEV-DV HSxPA = HSDPA and HSUPA High Speed Downlink/Uplink Packet Access 1xEV-DO 3GSM = W-CDMA & TD-SCDMA & HSDPA & HSUPA

3 Evolución de las Redes Celulares: GSM-UMTS OBJETIVOS GSM PRIVACIDAD ROAMING ENTRE PAISES DATOS MEJORAR LA EFICIENCIA ESPECTRAL OBJETIVOS INICIALES UMTS (3G) INTEGRACION DE REDES FIJAS Y MOVILES ROAMING GLOBAL MAYOR VELOCIDAD DE DATOS (hasta 2Mbps) AUMENTO DE LA EFICIENCIA ESPECTRAL NUEVOS SERVICIOS

4 Evolución de las Redes Celulares: GSM-UMTS 3G es la abreviación de tercera generación de transmisión de voz y datos a través de telefonía móvil mediante UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) UMTS (Universal Mobile Telecommunications System): Estándar europeo miembro de la familia global ITM-2000 (International Mobile Telecommunications-2000), perteneciente a la ITU (International Telecommunication Union) WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) es una tecnología móvil inalámbrica de 3G que aumenta las tasas de transmisión de datos de los sistemas GSM utilizando la interfaz aérea CDMA en lugar de TDMA y por ello ofrece velocidades de datos mucho más altas en dispositivos inalámbricos móviles y portátiles que las ofrecidas hasta el momento. El estándar de WCDMA fue desarrollado como el proyecto de la sociedad de la tercera generación (3GPP) que apunta a asegurar interoperabilidad entre diversas redes 3G. (3GPP - 3rd Generation Partnership Project)

5 Evolución de las Redes Celulares: GSM-UMTS REQUISITOS DE UN OPERADOR UMTS UMTS tendrá que reutilizar la infraestructura de red de GSM La primera fase UMTS deberá tener un impacto mínimo en los nodos de GSM Deberá ser posible aumentar la cobertura gradualmente según vaya creciendo la demanda Los terminales tendrán que ser multinorma 2G&3G Disponibilidad de traspasos (handoff ) entre sistemas 2G y 3G Tendrá que ser posible la reutilización de los sitios 2G REQUISITOS DE EVOLUCION DE LA TECNOLOGIA Uso más eficiente de los recursos radio Flexibilidad para integrar servicios de distinta naturaleza Mayor relación de las TI (Tecnologías de la Información), orientadas a paquetes, en las tecnologías de las telecomunicaciones Integración paulatina de las redes de acceso vía radio en una plataforma troncal de transporte basada en transmisión y conmutación de paquetes (IP, ATM) La gestión de recursos radio (scheduling) pasa a tener un papel fundamental

6 Evolución de las Redes Celulares: GSM-UMTS 1G 2G 2.5G 3G PDC TD-SCDMA TD-SCDMA HSxPA Analog GSM GPRS W-CDMA W-CDMA HSxPA AMPS N-AMPS TACS etc TDMA EDGE 3GSM IS-95 1xRTT 1xEV-DV HSxPA = HSDPA and HSUPA High Speed Downlink/Uplink Packet Access 1xEV-DO 3GSM = W-CDMA & TD-SCDMA & HSDPA & HSUPA

7 Punto de Partida: GSM-GPRS-EDGE Network UE: User Equipment MS :Mobile Station ( ME+SIM) GERAN: GSM EDGE Radio Access Network BSS: Base Station Subsystem BSC: Base Station Controller BTS: Base Transceiver Station PCU (Packet Control Unit) GSM Global System for Mobile communications GPRS: General Packet Radio Service EDGE: Exchanged Data Rates for Global/GSM Evolution o EGPRS

8 Punto de Partida: GSM-GPRS-EDGE Network CN: Core Network ( CS + PS) MSC: Mobile service Switching Center GMSC: Gateway MSC VLR: Visitor Location Register HLR: Home Location Register EIR: Equipment Identity Register AUC: Authentication Center SMS: Short Message Service Centre SGSN: Serving GPRS Support Node GGSN: Gateway GPRS Support Node ISDN: Integrated Services Digital Network PSTN: Public Switched Telephone Network PDN: Public Data Network GSM Global System for Mobile communications GPRS: General Packet Radio Service EDGE: Exchanged Data Rates for Global/GSM Evolution o EGPRS

9 Punto de Partida: GSM-GPRS-EDGE Network GSM Global System for Mobile communications GPRS: General Packet Radio Service EDGE: Exchanged Data Rates for Global/GSM Evolution o EGPRS

10 GSM-UMTS Network WCDMA UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems) WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) UTRAN: UMTS Terrestrial Radio Access Network

11 UTRAN Network The major characteristics of UTRAN are: Capacity on demand due to variable spreading factors Support of CS and PS bearer services Open interfaces and standardized network architecture to allow multi-vendor operation Seamless handover between 2G and 3G networks Channel bandwidth: 5 MHz High data rates up to 384 kbps (FDD) and beyond 2 Mbps with HSDPA. Radio Network Controller (RNC) ATM link connection with Node B (Iub) / CN (Iu) Termination of control signal from Node B, CN Call connection control with mobile station Traffic data collection/statistics Radio Resource Management Node B concentration Node B ATM link connection with RNC (Iub) Termination of control signal with RNC Termination of radio interface Call connection with Mobile Station Softer handover control (between sectors) Traffic data collection/statistics NodeB NodeB NodeB Core Network I u RNC NodeB NodeB Iub Iub

12 GSM Bands - Argentina 25MHz 60MHz

13 GSM Air Interface: Canales de Radio Métodos de Accesos en GSM: FDMA/TDMA CANALES TS FDMA TDMA

14 GSM Air Interface: Canales de Radio 0,577 ms TDMA FRAME n+1 4,615 ms TRX TS 1 TS 0 TS 3 TS 2 TS 5 TS 4 TS 7 TS 6 TDMA FRAME n FDMA 200 khz Channel FDMA khz Channel 25 MHz 25 MHz 824 Uplink 849 MHz 869 Downlink 894 MHz

15 GSM Air Interface: Canales de Radio Canal Físico GSM Trama TDMA = 4,615 mseg TS = 577µseg RX TX BTS MS TX RX Ts=0,577 ms Vtx= 156,25 bits / 0,577 ms= 270,833 Kbps Tframe=0,577 x 8=4,615 ms Bits de datos=114 bits Vcanal=114 bits/4,615 ms=24,7 Kbps Rendimiento= 114/148=77%

16 GSM Air Interface: Canales de Radio Canales lógicos Control Channels Traffic Channels BCCH CCCH DCCH ACCH FCCH SCH BCCH PCH AGCH RACH SDCCH CBCH SACCH FACCH Half Rate Full Rate Frequency Correction Burst Synchronization Burst Normal Burst Dummy Burst Access Burst

17 GSM Air Interface: Canales de Radio

18 GSM Air Interface: Canales de Radio

19 UTRAN Air Interface

20 UTRAN Air Interface

21 UTRAN Air Interface

22 UTRAN Air Interface

23 UTRAN Air Interface CE

24 UTRAN Air Interface Canales Lógicos, Físicos y Transporte WCDMA-UTRAN Broadcast Control Channel (BCCH) Paging Control Channel (PCCH) Common Control Channel (CCCH) Dedicated Control Channel (DCCH) Canales de tráfico: Dedicated Traffic Channel (DTCH) Common Traffic Channel (CTCH) Dedicated Channel (DCH Broadcast Channel (BCH) Forward Access Channel (FACH) Paging Channel (PCH) Random Access Channel (RACH) Uplink Common Packet Channel (CPCH) Downlink Shared Channel (DSCH) Primary Common Control Physical Channel (P-CCPCH) Secondary Common Control Physical Channel (S-CCPCH) Physical Random Access Channel (PRACH) Dedicated Physical Data Channel ( DPDCH) Dedicated Physical Control Channel ( DPCCH) Physical Downlink Shared Channel ( PDSCH) Physical Common Packet Channel ( PCPCH)

25 GSM-UMTS Bands - Argentina 25MHz 60MHz

26 UTRAN Air Interface Localización de las bandas GSM-WCDMA TRXs TRXs TRXs CE

27 IMPLEMENTACION DE REDES GSM-UMTS Objetivo del operador: Maximizar el número de usuarios para un número fijo de infraestructuras (sitios) Objetivo del usuario: Maximizar la calidad de servicio por la mínima cantidad de dinero. Diseño de la red móvil: Ubicación de las estaciones base para maximizar la cobertura/capacidad con el mínimo número de estaciones base requeridas para garantizar una QoS fija. Gestión de recursos radio: Dadas unas estaciones base, cómo se deben asignar la potencia, las frecuencias y los slots para cumplir los requisitos de QoS del máximo número de usuarios cuando se desplazan a través del sistema?.

28 IMPLEMENTACION DE REDES GSM-UMTS SITIO: NODO B HARDWARE SOFTWARE INFRAESTRUCTURA ESTRUCTURA PANELES CELULARES FO PA PA PA

29 IMPLEMENTACION DE REDES GSM-UMTS NODO B HARDWARE CPU 1TX/2RX TRAMA (E1, SDH, FO) SOFTWARE SDR Software Defined Radio SITIO: INDOOR, OUTDOOR ALIMENTACION: +24cc,-48cc, 220ca, 380ca TRAMA: E1, SDH, FO

30 IMPLEMENTACION DE REDES GSM-UMTS PANELES CELULARES SECTORIALES DUALPOLE 850 DUALPOLE 1900 DUALBAND 850/1900

31 IMPLEMENTACION DE REDES GSM-UMTS PANELES CELULARES SECTORIALES DUALBAND OCTOPOLE

32 IMPLEMENTACION DE REDES GSM-UMTS SITIO con 3 SECTORES GSM: 3 SECTORES 850 4/4/4 GSM: 3 SECTORES /4/4 UMTS: 3 SECTORES 850 1/1/1 UMTS: 3 SECTORES /1/ UTN3 UTN6 UTNC UTNO UTN2 UTN1 UTN4 UTNB UTNA UTNM GSM UTN1 UTN2 UTN4 UTN5 UTN5 UTNN UTN3 UTN6 UTNM UTNA UMTS UTNN UTNB UTNO UTNC

33 IMPLEMENTACION DE REDES GSM-UMTS

34 IMPLEMENTACION DE REDES GSM-UMTS C A 6 SECTORES!! B F A UTN1 UTN4 C E B D GSM UTN2 UTN5 UTN3 UTN6 UMTS UTNM/P UTNN/Q UTNO/R UTNA/D UTNB/E UTNC/F DUALBEAM QUAD POLE

35 IMPLEMENTACION DE REDES GSM-UMTS UMTS Sectores GSM: 850 GSM:1900 UMTS Sectores

36 IMPLEMENTACION DE REDES GSM-UMTS ESTRUCTURAS TAS MASTIL MONOPOSTE LUMINARIA

37 IMPLEMENTACION DE REDES GSM-UMTS ESTRUCTURAS PEDESTALES FAST SITE PINO CAMUFLADO

38 EVOLUCION DE REDES UMTS Release 99 Especificación básica. Release 4 Mejoras en Release 99. Release 5 HSDPA. Otras mejoras. Release 6 HSUPA. Mejoras en HSDPA. Release 7 Evolución de HSPA (HSPA+) Release 8 LTE Release 9 Estudio inicial para LTE- Advanced. Otras mejoras Release 10 LTE-Advanced

39 EVOLUCION DE REDES UMTS Release 4 Incluye mejoras a la red CORE y en particular la noción de que sea independiente del servicio Se incluyo el concepto de All IP Networks, redes basadas en Soft Switch (MSC fue reemplazado por MSC Server y el MGW, Media Gateway)

40 EVOLUCION DE REDES UMTS Release 5 HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) HSDPA se incluye en la R5 con el objetivo de incrementar la tasa de transmisión del DOWNLINK Realiza mejoras sobre los 5MHz de ancho de banda del canal de DL usando una técnica diferente de modulación y codificación: 16QAM y AMC (Adaptive Modulation and Coding) Implementa un nuevo canal llamado HS-DSCH (High Speed Downlink Shared Channel), este canal es compartido entre todos los usuarios brindando altas velocidades de bajada (14.4 Mbps) y soporta tasas de throughput promedio cercanas a 1 Mbps. mejorando así también el uso del espectro. También implementa el Fast Packet Sheduling y HARQ (Hybrid Automatic Repeat- Request). Es la evolución de la tercera generación (3G) de tecnología móvil, llamada 3.5G, y se considera el paso previo antes de la cuarta generación (4G), la futura integración de redes.

41 EVOLUCION DE REDES UMTS Release 6 HSUPA (High Speed Up Packet Access) HSUPA se incluye en la R6 con el objetivo de incrementar la tasa de transmisión del UPLINK Flexible Coding, cambio dinámico de la codificación, mejora la eficiencia Fast Power Scheduling, ajuste de potencia de móviles mas veloz. Utiliza Fast Hybrid Automatic Repeat Request (FHARQ) similar a HSDPA. Se realiza Scheduling de paquetes en el nodo B, al igual que HSDPA. El acceso ascendente de paquetes a alta velocidad es un protocolo de acceso de datos para redes de telefonía móvil con alta tasa de transferencia de subida (hasta 5.8 Mbps). Calificado como generación 3.75 (3.75G), es una evolución de HSDPA.

42 EVOLUCION DE REDES UMTS Release 7 HSPA+ (HSDPA+HSUPA) HSPA+ se especifican diversas mejoras sobre HSDPA/HSUPA, que dan lugar a lo que se conoce como HSPA Evolution o HSPA+. Modulación 16-QAM para HSUPA (11,76 Mbps) y 64-QAM para HSDPA (21,6 Mbps) MIMO (Mltiple Input Multiple Output) en el DL para la modulación 16-QAM (2 TX + 2RX) que permiten duplicar la tasa de transmisión de HSDPA, alcanzando los 28 Mbps. MIMO con 64-QAM no se incluye en R7, pero en teoría podría permitir velocidades superiores a los 40Mbps. Power Enhancements, mejoras como DTX, DRX Less Overhead, mejora en la capa MAC del DL, menos encabezados.

43 EVOLUCION DE REDES UMTS - LTE Release 99 Especificación básica. Release 4 Mejoras en Release 99. Release 5 HSDPA. Otras mejoras. Release 6 HSUPA. Mejoras en HSDPA. Release 7 Evolución de HSPA (HSPA+) Release 8 LTE Release 9 Estudio inicial para LTE- Advanced. Otras mejoras Release 10 LTE-Advanced

44 EVOLUCION DE REDES UMTS - LTE Release 8: HSPA+ y LTE Para HSPA+ 64 QAM + MIMO para DL, indicando una tasa teorica de 42Mbps. Dual Cell Operation (DC-HSDPA), permite operar 2 portadoras UMTS de 5MHz. Less Uplink Overhead, para reducir mas los encabezados para aumentar la eficiencia. Para LTE Enhanced Techniques OFDMA en DL, robusto frente a las múltiples interferencias y de alta afinidad a las técnicas avanzadas como MIMO. DFTS-OFDMA (single-carrier FDMA) en UL Flexible Bandwidth, ancho de banda adaptativo (1.4, 3, 5, 10 y 20MHz) Flexible Spectrum Options, puede trabajar en muchas frecuencias diferentes. High Data Rates, ejemplo: MHz (4x4 antenas) Very Fast Scheduling Improved Latency, muy baja latencia con valores de 100 ms para el Control- Plane y 10 ms para el User-Plane. Mas de 200 usuarios por celdas.

45 EVOLUCION DE REDES UMTS - LTE Release 8: HSPA+ y LTE

46 EVOLUCION DE REDES UMTS - LTE

47 EVOLUCION DE REDES UMTS - LTE

48 LTE Air Interface: OFDMA Spectrum Overlapping of multiple OFDM carriers

49 LTE Air Interface: OFDMA

50 LTE Air Interface: OFDMA

51 LTE Air Interface: OFDMA PRB (Physical Resource Block), mínimo elemento de información que puede ser asignado por el enb a un terminal móvil. Un PRB ocupa 180 KHz de banda equivalente a 12 subportadoras equi-espaciadas 15 KHz entre ellas y en él se transmiten 6 o 7 símbolos OFDMA, dependiendo de la longitud del prefijo cíclico. La duración de un PRB es de 0,5 ms, es decir la duración de un slot o ranura de tiempo

52 LTE Air Interface: SC-FDMA Similar a la señal OFDM, pero OFDMA, cada sub carrier solo lleva informacion relativa a un simbolo especifico. SC FDMA, cada sub carrier contiene información of TODOS los simbolos transmitidos.

53 EVOLUCION DE REDES UMTS - LTE Canales Lógicos, Físicos y Transporte E-UTRAN

54 GSM-UMTS Bands - Argentina 25MHz 60MHz

55 LTE Bands - Argentina Banda 4 (AWS 1700 / 2100 MHz.) UP LINK DOWN LINK ANCHO (MHz) OPERADORA Telefónica Claro Personal MHz Banda 28 (ATP 700) UP LINK DOWN LINK ANCHO (MHz) OPERADORA sin licitar

56 IMPLEMENTACION DE REDES: GSM-UMTS-LTE UMTS Sectores GSM: 850 GSM:1900 LTE 2100MHZ UMTS Sectores

57 IMPLEMENTACION DE REDES: GSM-UMTS-LTE GSM UMTS UTN1 UTN4 UTN2 UTN5 UTN3 UTN6 UTNM/P UTNA/D UTNN/Q UTNB/E UTNO/R UTNC/F UMTS Sectores GSM: 850 GSM:1900 LTE 2100MHZ UMTS Sectores

58 PERFORMANCE (QoS) Se definen distintas características de QoS sobre la base de la: Tecnología. Percepción del usuario. Gestión estática de los recursos. Gestión dinámica de los recursos QoS basada en la Tecnología Trafico de Voz Trafico de Datos Ancho de Banda Indisponibilidad % Tasa de errores

59 PERFORMANCE (QoS) QoS basada en la Tecnología Trafico de Voz: CANT. LLAMADAS UTN1 UTN2 UTN3 UTN4 UTN5 UTN6 UTN1

60 PERFORMANCE (QoS) QoS basada en la Tecnología Trafico de Voz: CANT. LLAMADAS vs INTENTOS UTN1

61 PERFORMANCE (QoS) QoS basada en la Tecnología Trafico de DATOS: Cant. De USUARIOS UTNM UTNN UTNO UTNP UTNQ UTNR

62 PERFORMANCE (QoS) QoS basada en la Tecnología Trafico de DATOS: Cant. De USUARIOS vs Disponibilidad

63 PERFORMANCE (QoS) QoS basada en la Tecnología Trafico de DATOS: Cant. De USUARIOS vs Disponibilidad

64 PERFORMANCE (QoS) QoS basada en la Tecnología Indisponibilidad % HDSPA - HSUPA UTNA UTNB UTNC UTND UTNE UTNF UTNA UTNB UTNC UTND UTNE UTNF

65 PERFORMANCE (QoS) QoS basada en la Tecnología Ancho de Banda (ATM) Ancho de Banda vs Trafico Total

66 PERFORMANCE (QoS) QoS basada en la Tecnología Ancho de Banda (ATM/IP) Ancho de Banda vs Trafico Total

67 MUCHAS GRACIAS!!