3 ra Generación WCDMA / UMTS

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1 3 ra Generación WCDMA / UMTS Universidad de Chile Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: Fax: die.uchile.cl 2007 Página 1

2 Resumen Evolución de 2G a 3G Arquitectura WCDMA / UMTS Interfase Aérea (WCDMA) Radio Access Network (UTRAN) Core Network Administracion de Recursos de Radio. Control de Handover y Control de Potencia. Otros temas High Speed Data Packet Access (HSDPA) WCDMA vs Ccdma2000 Universidad de Chile Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: Fax: die.uchile.cl 2007 Página 2

3 Evolución : De 2G a 3G Source : Northstream, Operator Options for 3G Evolution, Feb Universidad de Chile Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: Fax: die.uchile.cl 2007 Página 3

4 Evolución : De 2G a 3G Requerimientos Básicos de una red 3G Totalmente especificado y valido en todo el mundo, la mayoría de las interfases debería ser estandarizada y abierta. Permite multimedia. Acceso de Radio de Banda Ancha. Los servicios deben ser independientes de la tecnología de acceso de radio y no estar limitados por la infraestructura de red. Universidad de Chile Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: Fax: die.uchile.cl 2007 Página 4

5 Estandarización de WCDMA / UMTS 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Rol: Crear Especificaciones 3G 3G es estandarizado basándose en la evolución de las redes GSM y la tecnología de acceso de Radio. GSM Source Universidad : Overview de Chile of UMTS, Av. Tupper Goya 2007, He, Telecommunication Santiago - Fono: 978 Software and Fax: Multimedia Laboratory, liliana.zepeda Helsinki die.uchile.cl of Technology 2007 Página 5

6 Estandardización de WCDMA / UMTS Introduction de GPRS / E-GPRS 3GPP Release 99 Source Universidad : Overview de Chile of UMTS, Av. Tupper Goya 2007, He, Telecommunication Santiago - Fono: 978 Software and Fax: Multimedia Laboratory, liliana.zepeda Helsinki die.uchile.cl of Technology 2007 Página 6

7 Estandarización de WCDMA / UMTS 3GPP Release 4 3GPP Release 5-6 Vision total IP Source : Overview of UMTS, Guoyou He, Telecommunication Software and Multimedia Laboratory, Helsinki University of Technology Universidad de Chile Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: Fax: die.uchile.cl 2007 Página 7

8 Arquitectura de UMTS Uu Iu USIM ME Cu Iub Iur MSC/ VLR SGSN GMSC HLR GGSN Redes Externas UE UTRAN CN Universidad de Chile Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: Fax: die.uchile.cl 2007 Página 8

9 Servicios en UMTS UMTS TE MT UTRAN CN Iu EDGE NODE CN Gateway TE End-to-End Service TE/MT Local Bearer Sevice UMTS Bearer Service External Bearer Service Radio Access Bearer Service CN Bearer Service Radio Bearer Service Iu Bearer Service Backbone Network Service UTRA FDD/TDD Service Physical Bearer Service Universidad de Chile Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: Fax: die.uchile.cl 2007 Página 9

10 Clases de Calidad de Servicio (QoS) UMTS Tipo detráfico Clase Conversaciona l Clase de Streaming Clase Interactiva Background Características Fundamentales Preservar la relación temporal entre las entidades de información del stream Patron Conversacional Preservar la relación temporal entre las entidades de información del stream Patron con requerimiento de respuesta Preserva la integridad de los datos El usuario de destino, no espera recibir los datos en un determinado periodo de tiempo Ejemplo de aplicación Voz, videotelefonía, video juegos Streaming multimedia Web browsing, juegos Background download de s Universidad de Chile Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: Fax: die.uchile.cl 2007 Página 10

11 UMTS en Detalle Uu Iu USIM ME Cu Iub Iur MSC/ VLR SGSN GMSC HLR GGSN Redes Externas UE UTRAN CN Universidad de Chile Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: Fax: die.uchile.cl 2007 Página 11

12 Interfase Aerea WCDMA Universidad de Chile Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: Fax: die.uchile.cl 2007 Página 12

13 UE UTRAN CN UTRAN Uu Iu USIM ME Cu Iub Iur MSC/ VLR SGSN GMSC HLR GGSN Redes Externas UE UTRAN CN Universidad de Chile Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: Fax: die.uchile.cl 2007 Página 13

14 UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network Dos Elementos Distintos: UE UTRAN CN Base Stations (Nodo B) Radio Network Controllers () 1 y 1+ se agrupan para formar un Radio Network Sub-system (RNS) Administra todas las funcionalidades de Radio Soft Handover Algoritmos de Recursos de Radio Iub RNS Iur RNS UTRAN Universidad de Chile Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: Fax: die.uchile.cl 2007 Página 14

15 UE UTRAN CN UTRAN Modelo de Protocolo para Interfases terrestres en UTRAN Radio Network Layer Control Plane Application Protocol User Plane Data Stream(s) Transport Network Layer Transport User Network Plane Transport Network Control Plane ALCAP(s) Transport User Network Plane Signalling Bearer(s) Signalling Bearer(s) Data Bearer(s) Physical Layer Funciones de un Nodo B (Base Station) Proceso de Interface Aerea (Codificacion de Canal, Adaptacion de Rate, Spreading, etc.) Manejo de recursos Basicos, por ejemplo el Loop de Control de Potencia Universidad de Chile Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: Fax: die.uchile.cl 2007 Página 15

16 Roles Logicos del Redes Inalámbricas UTRAN UE UTRAN CN Controlling (C) Responsable por el control de carga y congestión de sus propias celdas. C Serving (S) Termina : Enlace Iu con los datos del usuario, Control de Recursos de Radio y Señalización. Ejecuta : Proceso de datos de / a la interfase de radio, Operaciones como el Handover, y el control de Potencia S D S UE D Universidad de Chile Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: Fax: die.uchile.cl 2007 Página 16 UE Iur Iur Iu Iu Iu Iu

17 UE UTRAN CN Core Network Uu Iu USIM ME Cu Iub Iur MSC/ VLR SGSN GMSC HLR GGSN Redes Externas UE UTRAN CN Universidad de Chile Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: Fax: die.uchile.cl 2007 Página 17

18 Core Network Redes Inalámbricas Core Network UE UTRAN CN Cambia de Release 99 a Release 5 Diseñado para hacer permitir una transición de GSM a 3G Core Network All-IP Responsable por conmutar y enrutar llamadas y conexiones de datos internas y desde/a Redes Externas. (e.j. PSTN, ISDN e Internet) Dividido en CS Network y PS Network Iu MSC/ VLR HLR GMSC Redes Externas SGSN GGSN Universidad de Chile Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: Fax: die.uchile.cl 2007 Página 18 CN

19 Core Network, Release 99 CS Domain : Mobile Switching Centre (MSC) Conmuta transacciones CS Visitor Location Register (VLR) Mantiene una copia de perfil de los usuarios visitantes y la información precisa de la ubicación del UE Gateway MSC (GMSC) El switch que se conecta a las redes externas PS Domain : Serving GPRS Support Node (SGSN) Función Similar al MSC/VLR Gateway GPRS Support Node (GGSN) Función Similar al GMSC Redes Inalámbricas Core Network Iu-cs Iu-ps MSC/ VLR SGSN Registro : UE UTRAN CN HLR GMSC GGSN Universidad de Chile Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: Fax: die.uchile.cl 2007 Página 19 External Networks Home Location Register (HLR) Almacena copias de los perfiles de servicio de los usuarios Almacena la ubicación del UE en el nivel del MSC/VLR/SGSN

20 Core Network, R5 Redes Inalámbricas Core Network UE UTRAN CN 1 st Fase del IP Multimedia Subsystem (IMS) Services & Applications HSS Permite un enfoque estandarizado para la provisión de servicios basados en IP. Media Resource Function (MRF) Call Session Control Function (CSCF) Media Gateway Control Function (MGCF) CS Domain : Iu-cs Iu-cs Iu-ps MSC MGW SGSN GMSC MGW GGSN External Networks MSC andgmsc Funcion de Control, puede controlar multiples MGW, por lo tanto, es escalable. MSG Reemplaza el MSC por switching y routing MRF IMS Function CSCF Services & Applications MGCF PS Domain : Muy similar a R 99 con algunas mejoras. Universidad de Chile Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: Fax: die.uchile.cl 2007 Página 20

21 Resumen Arquitectura, Servicios provistos, Casos de QoS Interfase Aerea WCDMA : Spread Spectrum, Canales de Transporte UTRAN : Roles de los s y Nodos Bs Core Network : Roles de las Diferentes Componentes de R 99 y R5 Uu Iu USIM ME Cu Iub Iur MSC/ VLR SGSN HLR GMSC GGSN Redes Externas UE UTRAN CN Universidad de Chile Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: Fax: die.uchile.cl 2007 Página 21

22 Otros Temas High Speed Data Packet Access WCDMA vs cdma2000 Universidad de Chile Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: Fax: die.uchile.cl 2007 Página 22

23 High Speed Downlink Packet Access Estandardizado en 3GPP Release 5. HSDPA Mejora los rates de datos de los usuarios in la dirección del downlnk hasta 10Mbps en un canal de 5MHz. HARQ (Fast Hybrid Automatic Repeat Request) proporciona una retransmisión rápida con redundancia incremental. Soft Combining : Retransmisiones Idénticas Redundancia Incremental : Retransmite solo Bits de Paridad Universidad de Chile Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: Fax: die.uchile.cl 2007 Página 23

24 Aspectos Importantes de HDSPA Modulación Adaptiva y Coding (AMC) Reemplaza el Fast Power Control : El usuario mas lejano de la Estación Base utiliza codificación y modulation que requiere una energia por Bit mas baja produciendose un throughput mas bajo. Reemplaza el Spreading Factor Variable: Usa un codificación mas robusta y el fast Hybrid Automatic Repeat Request (HARQ, retransmite solo entre MS y BS) Esquemas de Modulación: QPSK 16QAM Universidad de Chile Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: Fax: die.uchile.cl 2007 Página 24

25 WCDMA vs cdma2000 Adoptado por la Telecommunications Industry Association, es compatible con IS-95 Mayores Diferencias WCDMA cmda2000 Notas Spread Sprectrum Technique 5Mhz Wideband DS-SS Multicarrier, 3x1.25MHz Narrowband DS-SS, 250kHz Guard Band Multicarrier no requieres una banda espectral contigua. Ambos esquemas pueden alcanzar performances similares Chip Rates 3.84Mcps Mcps ( per carrier) El Chip Rate solo no determina la capacidad del sistema. Longitud del Frame 10ms 20ms para datos, 5ms para control Power Control Rate 1.5kHz 800Hz Un mayor control da una mejor calidad del enlace. Sincronizacion de la Estacion Base Asincrono Sincrono El asíncrono no requiere una referencia temporal, lo cual es difícil de adquirir. Universidad de Chile Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: Fax: die.uchile.cl 2007 Página 25