UMTS 2009 - U
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Redes Inalámbricas 3ra Generación WCDMA / UMTS Universidad de Chile – Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: 978 4196 - Fax: 695 3881 – E-mail: liliana.zepeda @ die.uchile.cl 2007 Página 1 Redes Inalámbricas 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: 978 4196 - Fax: 695 3881 – E-mail: liliana.zepeda @ die.uchile.cl 2007 Página 2 Redes Inalámbricas Evolución : De 2G a 3G Source : Northstream, Operator Options for 3G Evolution, Feb4196 2003. Universidad de Chile – Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: 978 - Fax: 695 3881 – E-mail: liliana.zepeda @ die.uchile.cl 2007 Página 3 Redes Inalámbricas 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: 978 4196 - Fax: 695 3881 – E-mail: liliana.zepeda @ die.uchile.cl 2007 Página 4 Redes Inalámbricas 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 : Overview of –UMTS, Goya 2007, He, Telecommunication Software Helsinki University of Technology 2007 Universidad de Chile Av. Tupper Santiago - Fono: 978 4196 -and Fax:Multimedia 695 3881 –Laboratory, E-mail: liliana.zepeda @ die.uchile.cl Página 5 Redes Inalámbricas Estandardización de WCDMA / UMTS Introduction de GPRS / E-GPRS 3GPP Release ‘99 Source : Overview of –UMTS, Goya 2007, He, Telecommunication Software Helsinki University of Technology 2007 Universidad de Chile Av. Tupper Santiago - Fono: 978 4196 -and Fax:Multimedia 695 3881 –Laboratory, E-mail: liliana.zepeda @ die.uchile.cl Página 6 Redes Inalámbricas Estandarización de WCDMA / UMTS 3GPP Release 4 3GPP Release 5-6 Vision total IP Source : Overview of –UMTS, Guoyou He, Santiago Telecommunication and695 Multimedia Laboratory, Helsinki @ University of Technology2007 Universidad de Chile Av. Tupper 2007, - Fono: 978Software 4196 - Fax: 3881 – E-mail: liliana.zepeda die.uchile.cl Página 7 Redes Inalámbricas Arquitectura de UMTS Iu Node B RNC USIM Cu ME MSC/ VLR GMSC Redes Externas Uu Node B Iub Iur HLR Node B RNC Node B UE SGSN UTRAN Universidad de Chile – Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: 978 4196 - Fax: 695 3881 – E-mail: liliana.zepeda @ die.uchile.cl GGSN CN 2007 Página 8 Redes Inalámbricas Servicios en UMTS UMTS TE MT CN Iu EDGE NODE UTRAN CN Gateway TE End-to-End Service TE/MT Local Bearer Sevice External Bearer Service UMTS Bearer Service Radio Access Bearer Service Radio Bearer Service Iu Bearer Service UTRA FDD/TDD Service Physical Bearer Service CN Bearer Service Backbone Network Service Universidad de Chile – Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: 978 4196 - Fax: 695 3881 – E-mail: liliana.zepeda @ die.uchile.cl 2007 Página 9 Redes Inalámbricas Clases de Calidad de Servicio (QoS) UMTS Tipo deTráfico Clase Clase de Conversaciona Streaming l Características Preservar la Fundamentales relación temporal entre las entidades de información del stream Clase Interactiva Background Preservar la relación temporal entre las entidades de información del stream Patron con El usuario de requerimiento destino, no de respuesta espera recibir los datos en un determinado Preserva la integridad de periodo de tiempo los datos Streaming multimedia Web browsing, juegos Patron Conversacional Ejemplo de aplicación Voz, videotelefonía, video juegos Universidad de Chile – Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: 978 4196 - Fax: 695 3881 – E-mail: liliana.zepeda @ die.uchile.cl Background download de emails 2007 Página 10 Redes Inalámbricas UMTS en Detalle Iu Node B RNC USIM Cu ME MSC/ VLR GMSC Redes Externas Uu Node B Iub Iur HLR Node B RNC Node B UE SGSN UTRAN Universidad de Chile – Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: 978 4196 - Fax: 695 3881 – E-mail: liliana.zepeda @ die.uchile.cl GGSN CN 2007 Página 11 Redes Inalámbricas Interfase Aerea WCDMA Universidad de Chile – Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: 978 4196 - Fax: 695 3881 – E-mail: liliana.zepeda @ die.uchile.cl 2007 Página 12 UE Redes Inalámbricas UTRAN CN UTRAN Iu Node B RNC USIM Cu ME MSC/ VLR GMSC Redes Externas Uu Node B Iub Iur HLR Node B RNC Node B UE SGSN UTRAN Universidad de Chile – Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: 978 4196 - Fax: 695 3881 – E-mail: liliana.zepeda @ die.uchile.cl GGSN CN 2007 Página 13 UE Redes Inalámbricas UTRAN CN UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network • Dos Elementos Distintos: Base Stations (Nodo B) Radio Network Controllers (RNC) • • 1 RNC y 1+ Node B se agrupan para formar un Radio Network Sub-system (RNS) Node B Administra todas las funcionalidades de Radio Node B – Soft Handover – Algoritmos de Recursos de Radio RNC RNS Iur Iub Node B RNC Node B RNS UTRAN Universidad de Chile – Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: 978 4196 - Fax: 695 3881 – E-mail: liliana.zepeda @ die.uchile.cl 2007 Página 14 Redes Inalámbricas UE UTRAN CN UTRAN Modelo de Protocolo para Interfases terrestres en UTRAN Radio Network Layer Control Plane User Plane Application Protocol Data Stream(s) Transport Network Layer Transport Network User Plane Transport Network Control Plane Transport Network User Plane ALCAP(s) 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: 978 4196 - Fax: 695 3881 – E-mail: liliana.zepeda @ die.uchile.cl 2007 Página 15 UE Redes Inalámbricas Roles Logicos del RNC CN UTRAN Controlling RNC (CRNC) CRNC Node B Responsable por el control de carga y congestión de sus propias celdas. RNC Node B Serving RNC (SRNC) Termina : Enlace Iu con los datos del usuario, Control de Recursos de Radio y Señalización. UTRAN Iu Node B SRNC Node B Iur UE Iu Node B DRNC Ejecuta : Proceso de datos de / a la interfase de radio, Operaciones como el Handover, y el control de Potencia Node B Iu Node B SRNC Node B Iur Iu Node B UE DRNC Node B Universidad de Chile – Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: 978 4196 - Fax: 695 3881 – E-mail: liliana.zepeda @ die.uchile.cl 2007 Página 16 UE Redes Inalámbricas UTRAN CN Core Network Iu Node B RNC USIM Cu ME MSC/ VLR GMSC Redes Externas Uu Node B Iub Iur HLR Node B RNC Node B UE SGSN UTRAN Universidad de Chile – Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: 978 4196 - Fax: 695 3881 – E-mail: liliana.zepeda @ die.uchile.cl GGSN CN 2007 Página 17 UE Redes Inalámbricas Core Network • 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. MSC/ VLR (e.j. PSTN, ISDN e Internet) • CN Dividido en CS Network y PS Network GMSC Redes Externas Core Network UTRAN HLR Iu SGSN Universidad de Chile – Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: 978 4196 - Fax: 695 3881 – E-mail: liliana.zepeda @ die.uchile.cl GGSN CN 2007 Página 18 UE Redes Inalámbricas UTRAN CN Core Network Core Network, Release ‘99 CS Domain : Iu-cs MSC/ VLR GMSC External Networks • – Mobile Switching Centre (MSC) • Conmuta transacciones CS HLR – Visitor Location Register (VLR) • Mantiene una copia de perfil de los usuarios visitantes y la información precisa de la ubicación del UE Iu-ps – Gateway MSC (GMSC) SGSN GGSN • 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 • Registro : – 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 Universidad de Chile – Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: 978 4196 - Fax: 695 3881 – E-mail: liliana.zepeda @ die.uchile.cl 2007 Página 19 UE Redes Inalámbricas Core Network, R5 • Services & Applications 1st Fase del IP Multimedia Subsystem (IMS) CS Domain : – MSC and GMSC • Funcion de Control , puede controlar multiples MGW, por lo tanto , es escalable. – MSG • Reemplaza el MSC por switching y routing • CN Core Network – 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) • UTRAN Iu-cs Iu-cs Iu-ps MSC GMSC MGW MGW HSS External Networks SGSN MRF IMS Function GGSN CSCF MGCF Services & Applications PS Domain : – Muy similar a R’99 con algunas mejoras. Universidad de Chile – Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: 978 4196 - Fax: 695 3881 – E-mail: liliana.zepeda @ die.uchile.cl 2007 Página 20 Redes Inalámbricas Resumen • Arquitectura, Servicios provistos, Casos de QoS • Interfase Aerea WCDMA : Spread Spectrum, Canales de Transporte • UTRAN : Roles de los RNCs y Nodos Bs • Core Network : Roles de las Diferentes Componentes de R’99 y R5 Iu Node B RNC USIM Cu ME MSC/ VLR GMSC Redes Externas Uu Node B Iub Iur HLR Node B RNC Node B UE SGSN UTRAN Universidad de Chile – Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: 978 4196 - Fax: 695 3881 – E-mail: liliana.zepeda @ die.uchile.cl GGSN CN 2007 Página 21 Redes Inalámbricas Otros Temas • High Speed Data Packet Access • WCDMA vs cdma2000 Universidad de Chile – Av. Tupper 2007, Santiago - Fono: 978 4196 - Fax: 695 3881 – E-mail: liliana.zepeda @ die.uchile.cl 2007 Página 22 Redes Inalámbricas HSDPA High Speed Downlink Packet Access • Estandardizado en 3GPP Release 5. • 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: 978 4196 - Fax: 695 3881 – E-mail: liliana.zepeda @ die.uchile.cl 2007 Página 23 Redes Inalámbricas 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: 978 4196 - Fax: 695 3881 – E-mail: liliana.zepeda @ die.uchile.cl 2007 Página 24 Redes Inalámbricas 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 3.6864Mcps (1.2288 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: 978 4196 - Fax: 695 3881 – E-mail: liliana.zepeda @ die.uchile.cl 2007 Página 25
