Integración de una Estación Base en una Red Móvil Existente Capítulo 2

Transcripción

1 Capítulo 2: Reseña tecnológica Tecnología GSM Introducción GSM son las siglas de Global System for Mobile communications (Sistema Global para las comunicaciones Móviles), es el sistema de teléfono móvil digital más utilizado y el estándar de facto para teléfonos móviles en Europa. Definido originalmente como estándar Europeo abierto para que una red digital de teléfono móvil soporte voz, datos, mensajes de texto y roaming en varios paises. El GSM es ahora uno de los estándares digitales inalámbricos 2G más importantes del mundo. El GSM está presente en más de 200 países y según la asociación GSM, tienen el 78 por ciento del total del mercado móvil digital. A lo largo de los años ochenta muchos países en Europa habían desarrollado sus propios sistemas de telefonía celular, lo que impedía la interoperabilidad más allá de las fronteras, por lo que no era posible la utilización y uso fuera de estos límites, lo que hoy en día es posible y conocido como roaming. Fue en 1982 cuando el CEPT (Conference of European Post and Telecommunications) estableció un grupo de trabajo con el objetivo de desarrollar un sistema celular panaeuropeo con los siguientes requisitos: Itinerancia internacional (roaming) Eficiencia espectral, soporte para nuevos servicios y compatible con la RDSI. El nuevo sistema fue denominado GSM. En 1989 la responsabilidad del desarrollo del sistema GSM pasa al ETSI (European Telecommunications Standards Institute), denominando al proyecto Global System for Mobile Communications. 4

2 Es en el año 2000 y hasta nuestros días, cuando 3GPP (3rd Generation Partnership Project) toma el control de la evolución del sistema GSM. Esta organización, integrada por varios organismos de estandarización, se encarga del mantenimiento de las especificaciones técnicas del sistema celular global de tercera generación UMTS (Universal Mobile Communication System) basado en el sistema GSM Arquitectura de red GSM La arquitectura del sistema GSM, se puede dividir en cuatro grandes subsistemas: el subsistema de usuario, el subsistema de estaciones base (BSS: Base Station Subsystem), el subsistema de conmutación y gestión (SMSS: Switching and Management Subsystem) y el subsistema de operación y mantenimiento (OMSS: Operation and Management Subsystem). Los dos últimos conforman el núcleo de la red. Figura Arquitectura de red GSM El esquema de arquitectura de red, se subdivide en las partes: Usuario Red de Acceso Núcleo de Red 5

3 Cada una de estas partes está formada por diferentes componentes que pasamos a definir y describir: Equipo de Usuario: MS (Mobile Station) Es el terminal móvil GSM. El equipo terminal que el usuario GSM usa para acceder a la red y sus servicios. SIM (Subscriber Identity Module) Tarjeta con chip que almacena información asociada al abonado. Debe ser introducido en el terminal GSM. La tarjeta SIM contiene la siguiente información: El número telefónico del abonado (MSISDN). El número internacional de abonado (IMSI, Identificación internacional de abonados móviles). El estado de la tarjeta SIM. El código de servicio (operador). La clave de autenticación. El PIN (Código de identificación personal). El PUK (Código personal de desbloqueo). Red Acceso: BTS (Base Transceiver Station) Es la estación base que proporciona el enlace, vía radio, entre la red y las estaciones móviles. La idea de este proyecto es analizar todos los pasos necesarios para la instalación e integración en la red de una BTS (en el caso de tratarse de red GSM). 6

4 BSC (Base Station Controller) Elemento de la red GSM que centraliza funciones de varias BTSs de su entorno y de ella misma. Se encarga de todas las funciones centrales y de control del subsistema de estaciones base (BSS: Base Station Subsystem), formado por un conjunto de BTSs y el propio BSC. Núcleo de Red: MSC (Mobile Services Switching Center) Se encarga de enrutar el tráfico de llamadas entrantes y salientes hacia la BSC correspondiente en la que se encuentra las BTSs implicadas en las llamadas. HLR (Home Location Register) Base de datos general que contiene y administra la información de los abonados, mantiene y actualiza la posición del móvil y almacena el perfil de servicio. VLR (Visitor Location Register) Base de datos que contiene datos de los abonados que se encuentran en una cierta área de localización. Suele estar asociado a un MSC. Cuando un móvil se mueve de un MSC/VLR a otro distinto, el nuevo MSC/VLR interroga al antiguo, o al HLR acerca de los datos del móvil. La idea de tener los datos generales del usuario móvil en los VLR es tener más cercada esa información ya que cada vez que un terminal pretende conectarse a la red móvil es necesaria una autentificación teniendo en cuenta los datos que en estos registros se almacenan. De esta manera en cada desconexión/conexión de un terminal móvil no es necesario llegar hasta el HLR para obtener la información de este terminal. AuC (Authentication Center) Asociado al HLR, contiene las claves individuales de identificación del abonado. 7

5 EIR (Equipment Identity Register) Registro que almacena el identificador único de cada terminal IMEI (Internacional Mobile Station Equipment Identity) usado en el sistema GSM. En esta base de datos los MSs están divididos en tres listas: lista negra para móviles robados, lista gris para móviles bajo observación y lista blanca para el resto de los terminales. GMSC (Gateway Mobile Switching Center) Punto de conexión de nuestra red con otras redes. Al GMSC se encaminan las conexiones que van o provienen de terminales que no se encuentran en nuestra red. SMS-G (Short Message Service Gateway) Describe colectivamente a dos gateways que soportan el servicio de mensajería corta (SMS), el SMS-GMSC (Short Message Service Gateway Mobile Switching Center) encargado de la terminación de los mensajes cortos y el SMS-IWMSC (Short Message Service Inter.-Working Mobile Switching Center) encargado de originar los mensajes cortos. Para la interconexión entre la parte radio y la parte fija de la red existe un elemento de red que adapta las capacidades de cada una de estas partes: TRAU (Transcoding Rate and Adaptation Unit) Es el punto donde tiene lugar la transformación entre la codificación de voz y datos en la parte radio y la parte fija de la red. Debido a la diferencia de capacidad (13 Kbps para la codificación radio GSM y 64 Kbps para PCM en la red fija), la TRAU tiene también funciones de buffer. Es en este punto de la red, donde se puede producir el efecto cuello de botella. La red GSM tiene limitaciones para la transmisión de datos por lo que su uso se limita prácticamente para voz. Las tradicionales redes GSM no se adaptan adecuadamente a las necesidades de transmisión de datos de terminales móviles. Por ello surge una nueva tecnología portadora denominada GPRS (General Packe Radio Service) que unifica el mundo IP con el mundo de la telefonía móvil. 8

6 De esta manera se crea una red paralela a la red GSM y orientada exclusivamente a la transmisión de datos. GPRS es una nueva tecnología que comparte el rango de frecuencias de la red GSM utilizando una transmisión de datos por medio de paquetes. La conmutación de paquetes es un procedimiento más adecuado para transmitir datos. El procedimiento más adecuado para transmisión de voz es mediante conmutación de circuitos. Mediante esta nueva tecnología la transmisión de datos aumenta de los 9,6 Kbps conseguidos con GSM a los 144 Kbps que podemos llegar con GPRS. Figura Arquitectura de red GPRS Se introducen dos nuevos elementos necesarios para la red GPRS, el SGSN y el GGSN. SGSN (Serving GPRS Support Node) Entidad encargada del encaminamiento y transferencia de paquetes de datos. Es responsable de la comunicación entre la red GPRS y los usuarios GPRS. Otra de sus funciones son la seguridad en el acceso mediante el cifrado y autenticación y la propia comunicación con los nodos de GSM (MSC, HLR, BSC, SMSM-C). GGSN (Gateway GPRS Support Node) Entidad encargada de la traducción de los paquetes que recibe desde el SGSN al formato de red externa puesto que su función es hacer de pasarela hacia redes externas, por ejemplo IP, X25. Lleva a cabo la tarificación. 9

7 Interfaces de la red GSM En el esquema de red GSM que hemos visto anteriormente existen diferentes elementos de la red que tienen que estar interconectados para el tránsito de información y para ello existen distintos interfaces que proporcionan y permiten esta interconexión. Entre cada par de elementos con conexión en la arquitectura GSM existe una interfaz diferente. Cada interfaz requiere su propio juego de protocolos. Las principales interfaces son la Um, Abis y la interfaz A. Estos interfaces se encuentran entre el equipo de usuario y la red de acceso, dentro de la red de acceso para la interconexión de sus elementos y la conexión de la red de acceso con la parte del núcleo de la red, respectivamente. Estos interfaces se describen y analizan a continuación: Interfaz Um: Es la interfaz radio, se encuentra entre la estación móvil y el BSS. Utiliza el protocolo de señalización LAPDm. Explicaremos a continuación las diferentes bandas de frecuencias y canales GSM que pertenecen a este interfaz. Interfaz Abis: radio. Se encuentra entre el BSC y la BTS. Realiza el control del equipo Utiliza el protocolo de señalización LAPD. Interfaz A: A través del ella, se comunica el MSC con la BSC. Permite el intercambio de información para la gestión del subsistema BSS, de las llamadas y de la movilidad. Aquí tiene lugar la negociación de los circuitos que serán utilizados entre el BSS y el MSC. Utiliza el protocolo de señalización SS7. 10

8 Bandas de frecuencia GSM y canales Las bandas de frecuencia GSM usadas en Europa, y por lo tanto en España, son las bandas de 900 MHz y 1800 MHz: Banda Enlace ascendente Uplink (MHz) Enlace descendente Downlink (MHz) Ancho de Banda (MHz) E-GSM x 10 GSM x 25 GSM x 75 Figura Bandas GSM en Europa La banda antiguamente usada por el sistema de móvil analógico (en España lo desplegó Telefónica bajo la denominación de Moviline) E-GSM, se ha incorporado para ampliar la banda de 900 MHz. DCS1800 es una variante de la norma GSM que utiliza la frecuencia de 1800 MHz en la región 1 de la UIT (Europa, Groenlandia, territorios de Francia, África y el Medio Oriente). Por tener una frecuencia doble que la norma GSM, tiene dos características: Tiene más canales disponibles, y por lo tanto, más ancho de banda Al aumentar la frecuencia aumenta la absorción, por lo que para poder asegurar el servicio es necesario a veces: Utilizar terminales de 2W, como en Francia. Disminuir el area cubierta por una celda, lo que obliga a aumentar la cantidad de estaciones de base. GSM usa canales físicos y canales lógicos. Describiremos sendos tipos de canales para la banda de GSM900 siendo similares para las demás bandas. 11

9 GSM900 utiliza dos bandas de 25 MHz para transmitir y para recibir. La banda de MHz se usa para las transmisiones desde la MS hasta el BTS ("uplink") y la banda de MHz se usa para las transmisiones entre el BTS y la MS ("downlink"). GSM usa una combinación de TDMA (Time Division Multiple Access) y FDMA (Frequency Division Multiplex Access) para proporcionar a las estaciones base y a los usuarios un acceso múltiple (sistema multiportadora). Las bandas de frecuencias superiores e inferiores se dividen en canales de 200 KHz nombrados mediante los ARFCN (Absolute Radio Frequency Channel Number ó Números de Canales de Radio Frecuencia Absolutos). El ARFCN denota un par de canales "uplink" y "downlink" separados por 45 MHz y cada canal es compartido en el tiempo por hasta 8 usuarios usando TDMA. Cada uno de los 8 usuarios usan el mismo ARFCN y ocupan un único slot de tiempo o time slots (TS) con una duración de ms. Las transmisiones de radio se hacen a una velocidad de kbps usando modulación digital binaria GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) con BT=0.3. El BT es el producto del ancho de banda del filtro por el periodo de bit de transmisión. En cada TS, de los 8 en los que está dividido el canal radio, con una duración de ms se transmiten datos de bits, por lo que la velocidad efectiva de transmisión de cada uno es: kbps por TS ( kbps por portadora) Los datos transmitidos en un TS se denominan ráfaga. Existen cinco tipos distintos de ráfagas: Normal Ráfaga de acceso Ráfaga de correción de frecuencia Ráfaga de sincronización Ráfaga dummy El formato y la información de cada una, depende del tipo de canal al que pertenezca. Por lo tanto una trama TDMA simple en GSM dura ms (8 time slots de ms cada uno). El número de total de canales disponibles dentro de los 25 MHz de banda es de 125 (asumiendo que no hay ninguna banda de guarda), o 124 canales radio (para el caso GSM-900) por cada enlace (ascendente y descendente) con una banda de guarda de 200KHz en los extremos de la banda. 12

10 Figura Esquema de Time Slots en GSM En implementaciones prácticas, se proporciona una banda de guarda de la parte más alta y más baja de espectro de GSM, y disponemos tan solo de 124 canales. La combinación de un número de TS y un ARFCN constituyen un canal físico tanto para el "uplink" como para el "downlink". Cada canal físico en un sistema GSM se puede proyectar en diferentes canales lógicos. Es decir, cada slot de tiempo específico o trama debe estar dedicado a manipular el tráfico de datos (voz, facsímil o teletexto), o a señalizar datos (desde el MSC, la estación base o la MS). Las especificaciones GSM definen una gran variedad de canales lógicos que pueden ser usados para enlazar la capa física con la capa de datos dentro de las capas de la red GSM. Estos canales lógicos transmiten eficientemente los datos de usuario, aparte de proporcionar el control de la red en cada ARFCN. GSM proporciona asignaciones explícitas de los slots de tiempo de las tramas para los diferentes canales lógicos. Los canales lógicos se pueden separar en dos categorías principalmente: Canales de Tráfico (TCH) Canales de Control (CCH) Canales de Tráfico (TCH) Un canal de tráfico puede trabajar en modo velocidad completa TCH/F (fullrate) o en modo velocidad mitad TCH/H (half-rate). En full-rate, la información de un usuario se transmite en una ranura de tiempo (time slot), en cada trama. Para el modo half-rate la información de un usuario se transmite en una ranura de tiempo pero con trama de por medio, es decir, dos usuarios comparten una misma ranura en diferentes instantes de tiempo. 13

11 Tipo de Canal Canales de Tráfico (TCH) Denominación Tipo de Tráfico Descripción TCH/FS Voz digitalizada Voz a 13 Kbps TCH/F9.6 Tráfico usuario Datos a 9600 bps TCH/F4.8 Tráfico usuario Datos a 4800 bps TCH/F2.4 Tráfico usuario Datos a 2400 bps TCH/HS Voz digitalizada Voz a 7 Kbps TCH/H4.8 Tráfico usuario Datos a 4800 bps TCH/H2.4 Tráfico usuario Datos a 2400 bps Figura Canales de tráfico Canales de Control (CCH) Los canales de control se dividen en tres grupos: Broadcast, Comunes y Dedicados: Broadcast: Canales de control utilizados para permitir el enganche a la red de las estaciones móviles y para el monitoreo de las potencias de celdas vecinas. Describimos brevemente lo radiado por estos canales: BCCH: Información del sistema (identificación de celda y de red). FCCH: Una referencia de frecuencia (ocupa TS0 para la primera trama dentro de la multitrama de control, se repite cada diez tramas. Permite a cada estación móvil sincronizar su frecuencia interna). SCH: Una referencia de tiempo (se envía en el TS0 de la trama después del FCCH. Permite a cada móvil la sincronización de las tramas con la estación base). Tipo de Canal Broadcast Denominación BCCH (Broadcast Control CHannel) FCCH (Frequency Correction CHannel) SCH (Synchronization CHannel) Descripción Información del sistema Referencia de frecuencia Referencia de tiempo Figura Canales de Control Broadcast 14

12 Comunes: Canales usados para la reserva y establecimiento de un recurso radio y la asignación de canales de control. Describimos brevemente lo radiado por estos canales: PCH: Proporciona señales de búsqueda a todos los móviles de una celda. RACH: Usado por el móvil para confirmar una búsqueda que procede de un PCH. AGCH: La estación base proporciona un enlace con el móvil, ordena al móvil a operar en un canal físico (TS y ARFCN). Tipo de Canal Comunes Denominación PCH (Pagging CHannel) RACH (Random Access CHannel) AGCH (Acces Grant CHannel) Descripción Señal de búsqueda Confirmación búsqueda Proporciona un enlace Figura Canales de Control Comunes Dedicados: Canales de control bidireccionales utilizados para prestar los servicios de señalización y supervisión al usuario. Describimos brevemente lo radiado por estos canales: SDCCH: Asegura que la estación móvil y la estación base permanezcan conectados mientras la MSC verifica y localiza recursos para el móvil. SACCH: Asociado a un canal físico lleva datos sobre potencia a transmitir y señal recibida y medidas de celdas vecinas. FACCH: Envío de información urgente robando tramas del canal de tráfico al que está asignado. 15

13 Tipo de Canal Dedicados Denominación SDCCH (Stand-alone Control CHannel) SACCH (Show-Associated Control CHannel) FACCH (Fast-Associated Control CHannel) Descripción Señalización móvil Información general Información urgente Figura Canales de Control Dedicados Tecnología UMTS Introducción UMTS son las siglas de Universal Mobile Telecommunication System o Sistema Universal de Comunicaciones Móviles. 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. Y así sucesivamente se van describiendo las nuevas funcionalidades, hasta por ejemplo, en la Release actual en vigor, la Release 7, donde se define HSPA (High-Speed Packed Access) y sus mejoras como HSDPA (High-Speed Downlink Packed Access) y HSUPA (High-Speed Uplink Packed Access). La unión internacional de telecomunicaciones (ITU) es la encargada de establecer el estándar para que todas las redes 3G sean compatibles. Estas fases, se denominan releases. A continuación se describen las primeras seis Releases dando una breve explicación de los contenidos en cada una de ellas para de esta manera poder observar el avance tecnológico de cada una de ellas. R99 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R UMTS HSPA DL HSPA UL HSPA LTE IMS MMTel LTE Adv Common IMS EPC 16

14 Release Release 99 Release 4 Release 5 Release 6 Release 7 Release 8 Descripción Introduce una nueva interfaz de radio (UTRAN), con una mayor capacidad de transferencia de datos. Mantiene prácticamente el mismo núcleo de red que las redes GPRS/GSM. Incorpora algunas nuevas funciones a la R99, pero no implica cambios sustanciales. Migra el núcleo de red a una única red IP e incorpora servicios multimedia sobre esa red. Se basa en la arquitectura anterior (UTRAN, SGSN y GGSN), e introduce en la red funcionalidad IP multimedia, basada en el uso de la arquitectura de Media Gateways (MG) y el protocolo SIP (Session Initiation Protocol). Aparición de tecnologías HSPA (HSDPA). Optimizaciones: proveer una capacidad significativa para datos en el uplink (subida de datos) y mejoras de la velocidad de transmisión; especificaciones de desempeño mínimo mejoradas para el soporte de receptores avanzados que mejorarán la capacidad en el downlink (bajada de datos) y la velocidad de transmisión; habilitar servicios de broadcast y multicast más eficientes. Mejor soporte y rendimiento para servicios de conversación y servicios interactivos en tiempo real tales como fotos y videos compartidos, y voz y vídeo sobre IP. Optimizaciones de HSPA+ (HSDPA y HSUPA) que son totalmente compatibles en sentido reverso con las versiones Rel-99/Rel-5/Rel-6, lo que hace que la evolución a HSPA+ para el operador sea fluida y sencilla. Continuará con EDGE Evolution que garantizará la transparencia entre EDGE (Enhanced Data rates for GSM of Evolution) y HSPA como así también los servicios futuros basados en LTE (Long Term Evolution) en posible banda de 700MHz. Figura Releases UMTS 17

15 UMTS, como nuevo avance tecnológico y nueva tecnología móvil, ofrece nuevos servicios que GSM no puede ofrecer o que por el contrario aunque pueda ofrecerlos lo hace de manera limitada. Por lo tanto los nuevos servicios que ofrece UMTS son los siguientes: 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 vocales 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 en este 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 que se lleva comercializando desde hace ya varios meses. 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 hasta una velocidad máxima de 2 Mbit/s con baja movilidad, con la red en su máximo nivel y sin usuarios alrededor. 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. España fue uno de los primeros países del marco europeo en lanzar el servicio, situándose por delante de Alemania y Reino Unido, en los que esta tecnología salio al mercado con mas de un año de retraso respecto a España. Para desplegar la tecnología UMTS en España, el 13 de marzo de 2000 se adjudicaron las 4 licencias UMTS disponibles a las siguientes operadoras móviles: Telefónica Móviles (Movistar) Airtel (Actualmente Vodafone) Amena (Actualmente Orange) Xfera (Consorcio actualmente como Yoigo) 18

16 Arquitectura de red UMTS UMTS plantea una arquitectura de red análoga a la de GSM pero con importantes innovaciones. Se ha definido una arquitectura que da cabida a redes de acceso GSM y la red de acceso UMTS (UTRAN), y propone una red central (CN, Core Network) diseñada como una evolución de la red GSM/GPRS para facilitar la migración de redes GSM/GPRS a UMTS. Figura Arquitectura de red UMTS simple La arquitectura de red UMTS pretende apoyarse en las actuales arquitecturas de redes móviles con el fin de extender las tecnologías móviles proporcionando mayor capacidad y velocidad de transmisión de datos a la vez que ofrece una mayor gama de servicios que con las tecnologías anteriores no tenían cabida. La estructura de redes UMTS esta compuesta por dos grandes subredes: La red de telecomunicaciones: Es la encargada de sustentar la transmisión de información entre los extremos de una conexión. Esta red de telecomunicaciones es la que nos va a interesar desde el punto de vista del despliegue ya que se compone de los elementos de red que permiten la conexión entre ellos. 19

17 La red de gestión: 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. Analizaremos brevemente 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 (Wideband Code Division Multiple Access), 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. Figura Arquitectura de red UMTS compleja 20

18 El esquema de la arquitectura de red UMTS, análogamente a la arquitectura GSM, se subdivide en las partes: Usuario Red de Acceso Radio Núcleo de Red Estas partes de la red UMTS se componen de los siguientes elementos: Usuario: 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 (tarjeta que almacena la identidad del usuario y que lleva a cabo los algoritmos de autentificación y encriptación). Red de Acceso Radio: UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) 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: Radio Network Subsystem) 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 (Radio Network Controler) 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). Resumiendo, los dos elementos más importantes que nos aplican de la red de Acceso Radio UMTS son el propio Nodo B y la RNC a la que está asociado: 21

19 Nodo B Estación radio que da cobertura a los teléfonos móviles. En general es sectorial, con lo que una estación cubre tres células (caso de tener tres sectores). Las funciones que realiza están relacionadas con el nivel físico y algunas del RRC (Radio Resource Control) como el control de potencia o la ejecución del softer handover. Equivale o es análogo a la BTS de GSM. RNC (Radio Network Controler) Equipo que controla a un grupo de Nodos-B. Es equivalente o análogo a la BSC de GSM. Realiza funciones de terminación de los protocolos radio y control de los recursos radio. Normalmente se distribuyen de forma geográfica ya que cada RNC controla una serie de Nodos B de una zona geográfica concreta. Núcleo de Red: CORE NETWORK (Núcleo de Red) 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. 22

20 Interfaces de la red UMTS En el esquema de red UMTS que hemos visto anteriormente existen diferentes elementos de la red que tienen que estar interconectados para el tránsito de información y para ello existen distintos interfaces que proporcionan y permiten esta interconexión. Figura Arquitectura de Red UMTS. Interfaces Entre cada par de elementos con conexión en la arquitectura GSM, en la parte de la Red de Acceso Radio (UTRAN), existe una interfaz diferente. Cada interfaz requiere su propio juego de protocolos. Las principales interfaces de la Red de Acceso de UMTS (UTRAN) son la Uu, IuB y la interfaz IuR. Estos interfaces se encuentran entre el equipo de usuario (UE) y el Nodo B, dentro de la red de acceso para la interconexión de sus elementos como Nodos B y RNC o entre RNCs, respectivamente. Estos interfaces se describen brevemente a continuación: Interfaz Uu: Es la interfaz radio, se encuentra entre la estación móvil o equipo terminal y el Nodo B. Se basa en la tecnología de acceso al medio WCDMA. 23

21 Interfaz Iub: Es la interfaz que se encuentra entre el Nodo B y la RNC. Permite el transporte de tramas radio entre el UE y la RNC. Utiliza el protocolo NBAP de señalización. En términos de GSM esta interfaz correspondería con la interfaz A-bis, la cual está entre la BTS y la BSC. Interfaz Iur: Es la interfaz que se encuentra entre dos RNC. Soporta el intercambio de información y datos de usuarios. Proporciona la capacidad para soportar la movilidad de la interfaz radio entre RNC (Subsistemas de Red de Radio de equipos que tienen conexión con UTRAN). Esta capacidad incluye el soporte de soft handover (entre dos nodos B que pertenecen a distintos RNC), manejo de recursos de radio y sincronización entre RNC. Utiliza protocolo ATM (Asynchronous Transfer Mode). Existen otros interfaces a más alto nivel que permiten la transferencia de información entre los diferentes elementos de la red. Hay que tener en cuenta que la red UMTS, posterior a la red GSM, tiene que interconexionar y coexistir con ella por lo que es necesaria cierta comunicación mediante los distintos protocolos e interfaces. Figura Interfaces GSM y UMTS 24