52671454 Curso Principios Red Movil Ver1 0 1

Principios de Operación de la Red M óvil

Claro Guatem ala

Instructores:

Néstor Cano Luis Taracena Gabriel Calderón

Principios de operación de la red de telefonía móvil

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http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/5/5d/GSMLogo.svg


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Global System for Mobile

Communications

El Sistema Global para las Comunicaciones Móviles es un sistema digital de telefonía diseñado

para cumplir con los siguientes criterios:

Aceptable calidad de audio

Soporte para roaming internacional

Soporte para terminales móviles

Facilidades para implementar nuevos servicios

Eficiencia en el uso del espectro de frecuencias

Compatibilidad con redes ISDN

Bajo costo de terminales y servicios

Una red GSM provee los siguientes servicios:

Telefonía; voz codificada y transmitida digitalmente

Llamadas de emergencia mediante marcación de 3 dígitos

Envío y recepción de datos. 9.6 kbps en servicio básico y hasta 64 kbps al implementar

EDGE

Fax

Envío y recepción de mensajes cortos mediante SMS (Short Message Service)

Buzón de voz

Identificación de llamadas

Llamadas tripartitas

Servicios de roaming


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Principios básicos de operación

Un poco de historia.

1876: El teléfono fue presentado al público en la Exposición del Centenario de los Estados Unidos

en

Filadelfia. Alexander Graham Bell fue capaz de transmitir la voz eléctricamente, en una

dirección

solamente, en un circuito de cable de cobre de varios cientos de pies de longitud. Este

"telégrafo parlante" fue rápidamente perfeccionado para una adecuada comunicación de dos

vías y se ofreció para las empresas y servicios residenciales de los años siguientes. En poco

tiempo habían miles, luego decenas de miles, y pronto cientos de miles de clientes.

Finales del siglo 19: Mientras la lucha continúa para buscar las maneras de utilizar más

eficientemente la transmisión mediante cables de cobre, un joven científico alemán llamado

Heinrich Rudolf

Hertz descubrió un fenómeno extraño y maravilloso: a partir de una chispa eléctrica

parecían


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emanar ondas invisibles de fuerza que podrían ser capturadas en un lugar distante por

dispositivo receptor construido adecuadamente. Los propios experimentos de Hertz se

extendían solamente unas pocas yardas.

1897: En Bristol, Inglaterra, el italiano Guglielmo Marconi muestra la primera transmisión

inalámbrica de más de 15 kilómetros. Unos años más tarde, en 1901, Marconi tuvo éxito en

transmisiones transoceánicas y empezó a llamarlas Radio.

1946: El primer servicio público de telefonía móvil se introdujo en veinticinco ciudades de

Estados Unidos. Cada sistema utilizaba un solo transmisor de alta potencia y una gran torre

con el fin de cubrir distancias de más de 50 km en un mercado en particular. Estos primeros

sistema de telefonía FM push-to-talk utilizaban 120 kHz de ancho de banda RF en modo

half duplex (solamente una persona podía hablar a la vez); el ancho de banda actual

utilizados para transmisiones de tipo telefónico. El gran ancho de banda de RF era necesaria

debido a la dificultad de producir en masa los filtros y amplificadores de bajo ruido

requeridos.

1970: A. Pinet introdujo el primer conmutador digital en Francia.

1979: El primer sistema comercial de celulares analógicos se abrió en Chicago.

1992: GSM, el primer sistema celular totalmente digital, se introdujo en Alemania y en Francia.

Movilidad a través de la interfaz de radio.

La interfaz de radio en el sistema GSM es la responsable de mantener comunicación entre la red

estática y los suscriptores móviles. La interfaz de radio cumple dos funciones principales en el

sistema:

Transportar información del usuario, ya sea voz o datos.


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Intercambiar mensajería de señalización entre el teléfono móvil y la red (por ejemplo

indicación de llamada en progreso, gestión de recursos, reportes de estado, etc.)

El recurso de transmisión utilizado para satisfacer estas necesidades de radio es el canal.

Arquitectura de la red GSM.

El estándar GSM especifica las funciones e interfaces que deben constituir una red, las cuales

pueden ser divididas en tres partes: MS o Estación Móvil; BSS o Subsistema de Estaciones Base y

NSS o Subsistema de Red.

La figura muestra el diseño de una red GSM genérica. La Estación Móvil es portada por el

suscriptor (usuario). El Subsistema de Estaciones Base controla el enlace de radio con la Estación

Móvil. El Subsistema de Red, cuyo principal componente es el Centro de Conmutación de

Servicios Móviles (MSC), realiza la conmutación de llamadas de los usuarios móviles entre sí

mismos y usuarios de otras redes móviles y fijas; incluye el equipo y funciones relacionadas con el

proceso end-to-end de las llamadas, gestión de abonados, movilidad e interfaces con la PSTN. El

MSC también realiza las operaciones de gestión de movilidad. No se muestra el Centro de

Operaciones y Mantenimiento (OMC) el cual gestiona y supervisa la correcta operación de la red y

que se tratará más adelante.

La comunicación entre MS y BSS es a través de la interfaz Um, también conocida como Interfaz

de aire o enlace de radio (radio link).

La comunicación entre BSS y MSC es a través de la interfaz A.


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Estación móvil.

La estación móvil (MS) consiste en el equipo móvil (terminal) y una tarjeta inteligente llamada

Módulo de Identidad del Suscriptor (SIM). La tarjeta SIM proporciona la movilidad personal, de

modo que el usuario puede tener acceso a los servicios suscritos con independencia de un terminal

específico. Al insertar la tarjeta SIM en otro teléfono GSM, de igual manera el usuario podrá

recibir llamadas de ese terminal, realizar llamadas desde ese terminal, y recibir los otros servicios.

a los que se ha suscrito.

El equipo móvil se identifica por su Número de Identidad de Equipo Móvil Internacional (IMEI).

La tarjeta SIM contiene la Identidad Internacional del Suscriptor Móvil (IMSI) utilizado para

identificar al abonado al sistema, una clave secreta para la autenticación, y otra información. El

IMEI y el IMSI son independientes, lo que permite la movilidad personal. La tarjeta SIM puede

estar protegida contra el uso no autorizado mediante una contraseña o número de identidad

personal.

Subsistema de estación base.

El BSS se compone de dos partes, la Estación Transceptora Base (BTS) y el Controlador de

Estación Base (BSC). Estos se comunican a través de la interfaz estándar Abis, lo que permite

(como en el resto del sistema) la cooperación entre componentes fabricados por distintos

proveedores.

La BTS aloja los transceptores de radio que definen una celda y se ocupa de los protocolos de

enlace de radio con la estación móvil. En un área urbana grande, hay potencialmente un gran


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número de BTS desplegados, por lo tanto los requisitos para una BTS son robustez, fiabilidad,

portabilidad y costo mínimo.

El BSC gestiona los recursos de radio para una o más BTS. Controla el establecimiento de los

canales de radio y los procedimientos de frequency hopping y handover los cuales se describen a

continuación. El BSC es la conexión entre la BTS y el MSC.

Subsistema de red.

El componente central del subsistema de red es el Centro de Conmutación de Servicios Móviles

(MSC). Actúa como un nodo de conmutación normal de la PSTN o ISDN y, además, proporciona

toda la funcionalidad necesaria para manejar un abonado móvil, tales como registración,

autenticación, actualizaciones de ubicación (location updating), handovers, y el enrutamiento de

llamadas a un usuario de roaming internacional.

El MSC proporciona la conexión a las redes fijas (como la PSTN o ISDN). Utiliza el Sistema de

Señalización Número 7 (SS7) el mismo utilizado para señalización troncal en ISDN y otras redes

públicas actuales.

El Registro de Ubicación Principal (HLR) y el Registro de Ubicación Visitante (VLR), junto con

el MSC, proporcionan el enrutamiento de llamadas y capacidades de roaming de GSM. El HLR

contiene toda la información administrativa de cada suscriptor registrado en la red GSM

correspondiente, junto con la ubicación actual del móvil. Existe un HLR lógico en cada red GSM,

aunque puede ser implementado como una base de datos distribuida.

El VLR memoriza información acerca de los suscriptores físicamente presentes en un área

geográfica. Si un suscriptor abandona dicha area, esta información es almacenada en el VLR de

otro MSC. Contiene una selección de información administrativa del HLR, necesaria para el

control de llamadas y la prestación de los servicios suscritos, por cada móvil actualmente

localizado en el área geográfica controlada por el VLR. Aunque cada entidad funcional puede ser

implementada como una unidad independiente, todos los fabricantes de equipos de conmutación


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hasta la fecha implementan el VLR junto con el MSC, por lo que el área geográfica controlada por

el MSC corresponde a la controlada por el VLR, simplificando así la señalización necesaria. Tenga

en cuenta que el MSC no contiene información de estaciones móviles particulares, esta

información se almacena en los registros de ubicación.

Cada HLR está relacionado con un número preciso de suscriptores. La información de un

suscriptor en el HLR es muy similar a aquella contenida en el VLR del área donde el suscriptor se

encuentra, sin embargo acá esta información es estática. Por tanto el VLR representa una copia

más fácilmente accesible del HLR (el VLR y la MS están en la misma área); ambos están

permanentemente unidos, ya que el HLR memoriza el número de identidad del VLR donde puede

encontrar a su suscriptor.

Los otros dos registros se utilizan para fines de autenticación y seguridad. El Registro de Identidad

de Equipos (EIR) es una base de datos que contiene una lista de todos los equipos móviles válidos

en la red, donde se identifica cada estación móvil mediante su IMEI. Según el IMEI los equipos

pueden ser marcados como compatibles, no válidos y no homologados. El Centro de

autenticación (AuC) es una base de datos protegida que almacena una copia de la clave secreta

almacenada en la tarjeta SIM de cada abonado, que se utiliza para la autenticación y el cifrado a

través del canal de radio con el objetivo de evitar el uso fraudulento de recursos.

Asegurar la transmisión de voz o de datos con una calidad determinada a través del enlace de radio

es sólo una parte de la función de una red móvil celular. Un móvil GSM pueden desplazarse sin

problemas a nivel nacional e internacional, lo cual exige que las funciones de registración,

autenticación, enrutamiento de llamadas y las funciones de ubicación de la actualización existan y

estén estandarizados en las redes GSM. Además, el hecho de que la zona geográfica cubierta por la

red se divide en celdas requiere la aplicación de un mecanismo de entrega. Estas funciones son

realizadas por el subsistema de red NSS , utilizando principalmente la Mobile Application Part

(MAP), construida en la parte superior del protocolo del Sistema de Señalización N º 7.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d1/Gsm_structures.svg


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Acceso múltiple y la estructura de canal.

Dado que el espectro radioeléctrico es un recurso limitado y compartido por todos los usuarios, se

requiere de un método para dividir el ancho de banda entre tantos usuarios como sea posible. El

método elegido por la tecnología GSM es una combinación de acceso múltiple por división de

tiempo y acceso múltiple por división de frecuencia (TDMA / FDMA).


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La parte FDMA implica la división de la banda de 25 MHz de ancho (como máximo) en 124

frecuencias portadoras espaciadas 200 kHz de separación. Una o más frecuencias portadoras se les

asignan a cada estación base. Cada una de estas frecuencias portadoras se divide en el tiempo,

usando un esquema TDMA. A la unidad fundamental de tiempo en este esquema TDMA se le

denomina Time Slot (ranura de tiempo) y dura 15/26 ms (aproximadamente 0.577 ms). Ocho time

slots se agrupan en una trama de TDMA (120/26 ms, o aproximadamente 4.615 ms), que

constituye la unidad básica para la definición de canales lógicos. Un canal físico consiste en la

recurrencia del mismo time slot tomado de tramas sucesivas.

Los canales se definen por el número y posición de sus time slots correspondientes y pueden ser

divididos en canales dedicados, que están asignados a una estación móvil, y los canales comunes,

que son utilizados por las estaciones móviles en el modo inactivo.

Tipos de canal.


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Canales de tráfico: o TCH (Traffic Channels) o Canales de Tráfico: se utiliza para transportar voz y

datos a 13 kbps. Puede duplicarse la capacidad de tráfico del sistema al dividir por

la mitad el período asignado a un TCH, con lo que se obtienen dos TCHs Half Rate

de 7kbps en lugar del TCH Full Rate original de 13 kbps.

Canales de control:

o Canales comunes: pueden ser accedidos tanto por móviles en modo de espera como

por móviles en modo dedicado. En modo de espera son utilizados para el

intercambio de la información de señalización necesaria para cambiar al modo

dedicado. Los móviles que ya están en modo dedicado los utilizan para supervisar

las condiciones de las estaciones base de los alrededores y otra información. Los

canales comunes incluyen:

BCCH (Broadcast Control Channel) o Canal de Control de Difusión:

transmite continuamente, en el enlace descendente, la información, incluida

la identidad de la estación base, la asignación de frecuencias y secuencias de

frequency hopping.

FCCH (Frequency Correction Channel) o Canal de Corrección de

Frecuencia y SCH (Synchronisation Channel) o Canal de Sincronización: Se

utilizan para sincronizar el móvil a la estructura de time slot de una celda,

definiendo los límietes de los períodos de ráfaga y la numeración de los

time slot. Cada celda en una red GSM transmite exactamente un FCCH y un

SCH uno, que están, por definición, en el time slot (dentro de una trama

TDMA).


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RACH (Random Access Channel) o Canal de Acceso Aleatorio: utilizado

por el móvil para solicitar el acceso a la red.

PCH (Paging Channel) o canal de Paginación: Se utiliza para alertar a la

estación móvil de una llamada entrante.

AGCH (Access Grant Channel) o Canal de Otorgamiento de Acceso: Se

utiliza para asignar un SDCCH a un móvil para la señalización (con el fin de

obtener un canal dedicado), a raíz de una solicitud en el RACH.

SDCCH (Stand-alone Dedicated Control Channels) o Canales de Control

Autónomo Dedicado: Operan a un octavo de la tasa de un TCH y son

utilizados para señalización.

Para lograr comunicación full duplex GSM utiliza dos canales de radio; uno para la transmisión de

BTS a MS (DownLink o DL) y otro para el enlace de MS a BTS (UpLink o UL). En otras

palabras, un canal de radio se refiere realmente a un par de frecuencias usadas para crear una ruta

de comunicación mediante la interfaz de radio.

Codificación de la voz.

GSM es un sistema digital por lo que la voz, que es inherentemente análoga, debe ser digitalizada.

El método empleado por ISDN y los actuales sistemas de telefonía para multiplexar líneas de voz

sobre troncales de alta velocidad y líneas de fibra óptica, es PCM (Pulse Coded Modulation). El

flujo de salida de PCM es de 64 kbps, una tasa demasiado alta para ser viable en un enlace de

radio. La señal de 64 kbps, aunque fácil de implementar, contiene mucha redundancia. En cambio

GSM implementa RPE-LPC (Regular Pulse Excited-Linear Predictive Coder) el cual básicamente

consiste en un procedimiento que predice la muestra actual en base a las muestras previas que no

cambian muy rápidamente. Los coeficientes de la combinación lineal de las muestras anteriores


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más una forma codificada del residuo, y la diferencia entre la muestra predicha y la actual,

representan la señal.

La voz es dividida en muestras de 20 ms (50 muestras por segundo) y cada muestra es codificada

como 260 bits, dando una tasa de bit de 13 kbps 1. Esto es llamado codificación de voz Full Rate.

Frequency hopping (Salto de frecuencia).

El móvil y la BTS transmiten cada trama TDMA en una frecuencia portadora diferente. El

algoritmo de salto de frecuencia se difunde en el BCCH. Debido a que el desvanecimiento

multitrayecto (multipath fading) depende de la frecuencia de la portadora, un frequency hopping

lento ayuda a aliviar el problema. Además reduce también los efectos de la interferencia co-canal.

DTX o transmisión discontinua.

Minimizar la interferencia co-canal es una meta en cualquier sistema celular, ya que permite un

mejor servicio para un tamaño de celda determinada, o el uso de celdas más pequeñas,

aumentando así la capacidad general del sistema. DTX es un método que toma ventaja del hecho

de que una persona habla menos que el 40 por ciento del tiempo en una conversación normal,

apagando el emisor durante los períodos de silencio. Un beneficio adicional de DTX es que se

conserva la carga en la batería de la unidad móvil.

Recepción discontinua.

Otro método utilizado para conservar la energía en la estación móvil es la de recepción

discontinua. El canal de paginación (PCH), utilizado por la estación base para señalizar llamadas

entrantes, se estructura en sub-canales. Cada estación móvil necesita escuchar sólo a su propio

sub-canal. En el tiempo entre sub-canales sucesivos de paginación, el móvil puede entrar en modo

de espera, durante el cual consume el mínimo de energía.

Control de potencia.

Para minimizar la interferencia co-canal y conservar la potencia tanto los móviles como de las

estaciones base operan al nivel más bajo de potencia posible para mantener una aceptable calidad

de señal. Los niveles de potencia pueden ser aumentados o disminuidos en pasos de 2 db hasta un

mínimo de 13 dBm (20 mW).

La MS mide la intensidad de la señal o la calidad de la señal (basado en la razón bits/errores), y

pasa la información al BSC, que en última instancia decide si el nivel de potencia se debe cambiar

y cuándo hacerlo.

Handover.

En una red celular, los recursos fijos y de radio necesarios no están permanentemente asignados

para toda la duración de una llamada. Handover (también llamado handoff) es la conmutación de

una llamada en curso a otro canal o celda, en base a mediciones y consideraciones que los

elementos de red hacen de la calidad de la señal, niveles de potencia y congestión.

Hay cuatro tipos diferentes de handover en el sistema GSM, los cuales implican la transmisión de

una llamada entre:

Canales (time slots) en la misma celda.

Celdas (BTS) bajo el control del mismo BSC.

1 1 / 0.02s x 260b = 13000b/s


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Celdas bajo el control de distintos BSC pero que pertenecen al mismo MSC.

Celdas bajo el control de distintos MSC.

Los dos primeros tipos de entrega, llamados handovers internos, involucran solamente un BSC.

Para ahorrar ancho de banda de señalización son gestionados por el mismo BSC sin involucrar al

MSC más que para notificarle que el procedimiento de handover fue completado.

Los dos últimos tipos de handover, llamados handovers externos, sí son gestionados por los MSC

involucrados.

Los handovers pueden ser iniciados por el móvil o el MSC (como un medio para equilibrar la

carga de tráfico). Durante los time slots inactivos el móvil escucha el BCCH de hasta un máximo

de 16 celdas vecinas y forma una lista de los seis mejores candidatos para un eventual handover,

basado en la intensidad de la señal recibida. Esta información se pasa al BSC y al MSC, por lo

menos una vez por segundo, y es utilizada por el algoritmo de handover.

Location updating (actualización de ubicación).

Un móvil encendido es informado de una llamada entrante mediante un mensaje de paginación

enviado por el canal PAGCH de una célula. Una forma de hacerlo sería consultar a cada celda en

la red para cada llamada, lo cual es obviamente un desperdicio de ancho de banda de radio. La otra

forma sería que el móvil notificara al sistema, a través de mensajes de location updating, de su

ubicación actual al nivel de celdas individuales. Esto requeriría la consulta a exactamente una sola

celda, pero sería ineficiente debido al gran número de mensajes de actualización de ubicación.

GSM utiliza una solución intermedia: agrupar las celdas en áreas de ubicación o LA (Location

Areas). De esta forma los mensajes de actualización de ubicación se requieren solamente cuando

el móvil se mueve entre áreas de ubicación y las consultas se hacen solamente a las BTS de su

área de ubicación actual.

Los procedimientos de actualización de ubicación y el subsecuente enrutamiento de la llamada

utilizan el MSC y dos registros de ubicación: el HLR (Home Location Register) y el VLR (Visitor

Location Register). Cuando un MS es encendido en una LA o se mueve a una LA distinta se debe

registrar para indicar su actualización actual.

Autenticación y seguridad.

Dado que el medio de radio puede ser accedido por cualquier persona, la autenticación de los

usuarios, para demostrar que son quienes dicen ser, es un elemento muy importante de una red

móvil. Autenticación involucra a dos entidades funcionales, la tarjeta SIM en el móvil, y el Centro

de autenticación (AuC). Cada suscriptor recibe una clave secreta, una copia de la cual se almacena

en la tarjeta SIM y el otro en el AuC. Durante la autenticación, la AuC genera un número aleatorio

que se envía al móvil. A continuación, tanto el móvil como el AuC usan el número aleatorio

conjuntamente con la clave secreta del suscriptor y un algoritmo d cifrado para generar una

respuesta firmada que es enviada de vuelta al AuC. Si el número enviado por el móvil es el mismo

que el calculado por el AuC, el suscriptor es autenticado.

El mismo número aleatorio y la clave de suscriptor pueden ser utilizados también para calcular una

clave de cifrado para las tramas TDMA, proporcionando así la protección contra métodos de

espionaje más robustos y sofisticados.


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El Subsistema de Operaciones OSS (Operation Subsystem)

Básicamente el OSS principalmente contiene el Centro de Operaciones y Mantenimiento dedicado

a NSS (OMC-S) y el Centro de Operaciones y Mantenimiento dedicado a BSS (OMC-R). Está

conectado a todos los equipos del sistema de conmutación y a los BSC, no así a las BTS. Por

medio del OSS se gestionan los elementos de red y se supervisan las alarmas y el desempeño de

los mismos.

Consideraciones de cobertura.


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Las ondas de radio se comportan de maneras distintas dependiendo del entorno en que viajan, y la

cobertura puede variar de unos pocos cientos de metros a muchos kilómetros. Es importante

clasificar los diferentes tipos de entornos existents en el área a ser proveida de servicio GSM.

Como un ejemplo, el mapa presentado arriba muestra una ciudad y sus alrededores, clasificados en

catorce tipos de entornos o clutters. El análisis y cuantificación de la pérdida estimada de potencia

en cada entorno definirán el tamaño específico de la celda.

En la figura superior se muestran tres tipos de cobertura de sitio, en la misma escala: omni, bi y tri.

Cada sitio está equipado con las antenas óptimas. La sectorización provee mayores rangos de

cobertura y por tanto permite la reducción del número de sitios y facilita el reuso de frecuencias.

Arriba a la izquierda se muestra un ejemplo de un sitio bisectorial y a la derecha uno tridireccional.

En la red Claro GT no se implementan sitios omnidireccionales a nivel macro; solamente para

cobertrua indoor.


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En la figura de arriba se muestra el patrón de radiación de una antena ideal. No se muestran los

lóbulos laterales que siempre están presentes.

La cobertura de un sitio de celda queda definida principalmente por las siguientes circunstancias:

Tipo de clutter

Distribución sectorial, ángulo horizontal.

Patrón de radiación de las antenas utilizadas

Potencia de radiación

Altura de las antenas

Acimut del sector

Ángulo vertical o inclinación física de las antenas (tilt mecánico)

Tilt eléctrico de las antenas

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/b/bf/Sector_antenna_radiation_pattern.png


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Para tener la capacidad de realizar una llamada GSM, la primera condición es recibir señal con

suficiente potencia. Sin embargo esto no es suficiente; la señal debe ser comprensible para el

móvil, lo cual significa no recibir dos señales similares desde dos BTS distintas que utilzan la

misma frecuencia.

Por ejemplo, los puntos P o P’ en la imagen pueden recibir una buena señal de los sitios 1 y 2, pero

dependiendo de los niveles relativos y frecuencias, la comunicación puede ser exitosa o no.

Puede ocurrir interferencia del lado de la MS cuando las señales de dos o más BTS que tengan la

misma frecuencia sean recibidas con niveles similares de potencia. Lo mismo puede suceder del

lado de la BTS cuando dos móviles que se comunican con dos diferentes BTS pueden ser recibidos

con niveles similares de potencia.


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General Packet Radio Service (GPRS) o servicio general de paquetes vía radio.

Es una extensión de GSM para la transmisión de datos conmutada por paquetes. Permite

velocidades de transferencia de 56 a 144 kbps.

Una conexión GPRS está establecida por la referencia a su nombre del punto de acceso (APN).

Con GPRS pueden utilizar los servicios tales como Wireless Application Protocol (WAP), servicio

de mensajes cortos (SMS), servicio de mensajería multimedia (MMS), Internet y para los servicios

de comunicación, como el correo electrónico y la World Wide Web (WWW).Para fijar una

conexión de GPRS para un módem inalámbrico, un usuario debe especificar un APN,

opcionalmente un nombre y contraseña de usuario, y muy raramente una dirección IP, todo

proporcionado por el operador de red. La transferencia de datos de GPRS se cobra por volumen de

información transmitida (en kilo o megabytes), mientras que la comunicación de datos a través de

conmutación de circuitos tradicionales se factura por minuto de tiempo de conexión,

independientemente de si el usuario utiliza toda la capacidad del canal o está en un estado de

inactividad. Por este motivo, se considera más adecuada la conexión conmutada para servicios

como la voz que requieren un ancho de banda constante durante la transmisión, mientras que los

servicios de paquetes como GPRS se orientan al tráfico de datos. La tecnologia GPRS como bien

lo indica su nombre es un servicio (Service) orientado a radio enlaces (Radio) que da mejor

rendimiento a la conmutación de paquetes (Packet) en dichos radio enlaces.

Enhanced Data rates for GSM Evolution (EDGE) o tasas de datos mejoradas para la

evolución de GSM.

También conocida como EGPRS (Enhanced GPRS). Es una tecnología de la telefonía móvil

celular, que actúa como puente entre las redes 2G y 3G. EDGE se considera una evolución del

GPRS (General Packet Radio Service). Esta tecnología funciona con redes GSM. Aunque EDGE

funciona con cualquier GSM que tenga implementado GPRS, el operador debe implementar las

actualizaciones necesarias, además no todos los teléfonos móviles soportan esta tecnología.


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Servicios estándar.

Servicios prestados por Claro GT en la red GSM.


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Telefonía.

Mensajes de voz.

Mensajes cortos punto a punto.


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Mensajes cortos de difusión.

Envío y recepción de datos.

Fax.


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Identificación de llamadas.

Transferencia de llamadas y llamada en espera.

Conferencia.


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WCDMA


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WCDMA Wideband Code Division Multiple Access

UMTS2 (Universal Mobile Telecommunications System) es una tecnología de tercera generación (3G) para

comunicaciones móviles. es la plataforma de prestación de servicios de telecomunicaciones móviles

preferida para las aplicaciones con gran contenido. En los últimos diez años, UMTS ha sido objeto de

intensos esfuerzos de investigación y desarrollo en todo el mundo, y cuenta con el apoyo de numerosos e

importantes fabricantes y operadores de telecomunicaciones ya que representa una oportunidad única de

crear un mercado masivo para el acceso a la Sociedad de la Información de servicios móviles altamente

personalizados y de uso fácil.

UMTS busca basarse en y extender las actuales tecnologías móviles, inalámbricas y satelitales

proporcionando mayor capacidad, posibilidades de transmisión de datos y una gama de servicios mucho

más extensa, usando un innovador programa de acceso radioeléctrico y una red principal mejorada.

La 1ra y 2da generación de sistemas de comunicación móvil tuvieron como objetivo primordial dar

soporte a comunicaciones de voz, y aunque pueden ser usadas para transmitir datos a baja velocidad no

satisfacen los requerimientos de transmisión de grandes volúmenes de información a altas velocidades

entre terminales inalámbricos y la red fija, necesarios para aplicaciones como videoconferencia, conexión

a Internet, gestión multimedia y correo con video y audio. Por otra parte, existe la necesidad de

proporcionar capacidad de roaming internacional a usuarios de teléfonos móviles que antes perdían

conexión o tenían que recurrir a complicados procedimientos al viajar a otros países debido al intrincado

laberinto de normas móviles en uso por diferentes países.

La tercera generación resuelve estos problemas al ofrecer servicios de voz, datos y video a altas

velocidades, y es un gran avance en el camino hacia la ubicuidad de las comunicaciones móviles.

2 El nombre UMTS, introducido por el ETSI (Instituto Europeo de Estándares de Telecomunicaciones), es utilizado

principalmente en Europa. Fuera de Europa el sistema es conocido también por otros nombres, como WCDMA o 3G. En este documento se usarán indistintamente los 3 nombres para referirnos a la misma tecnología.


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Un poco de historia.

Antes de la implementación del sistema celular como se conoce actualmente, existieron sistemas de

comunicación móvil previos, los cuales intentaron cubrir la necesidad de la comunicación en movimiento.

El concepto original involucraba el uso de un grupo de frecuencias dentro de una misma celda, reusando

la frecuencia en la misma vecindad pero separándolas en espacio físico para permitir el re-uso con un

bajo nivel de interferencia. El hardware necesario para implementar este tipo de sistemas no fue logrado

hasta finales de los años setenta y para entonces, el concepto celular, es decir, el re-uso de frecuencia en

celdas, fue aceptado como una herramienta para la planificación de frecuencias.

Primera Generación:

En la primera generación de telefonía móvil celular se adoptó la técnica de acceso FDMA/FDD

(Frequency Division Multiple Access. / Frecuency Division Duplex), la cual utilizaba el Acceso

Múltiple por División de Frecuencia y dos frecuencias portadoras distintas para establecer la

comunicación TX y RX.

En Norteamérica a partir de 1981 comenzó a utilizarse el sistema AMPS (Advanced Mobile Phone

Service), el cual ofrecía 666 canales divididos en 624 canales de voz y 42 canales de señalización

de 30 Khz cada uno

Europa introduce en 1981 el sistema Nordic Mobile Telephone System o NMTS450 el cual empezó

a operar en Dinamarca, Suecia, Finlandia y Noruega, en la banda de 450 MHz.

En 1985 Gran Bretaña, a partir de AMPS, adoptó el sistema TACS (Total Access Communications

System), el cual contaba con 1000 canales de 25 Khz cada uno y operaba en la banda de 900 MHz.

En esta década también aparecen otos sistemas de primera generación como el NTT, estándar

japonés, el C-Netz estándar Alemán y French Radiocom. 2000 de Francia entre otros.

Solo servicio de voz se podía prestar con las tecnologías de primera generación.

http://www.ericsson.se/wireless/products/mobsys/nmt/nmt.shtml


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Segunda generación

Los avances en la tecnología de semiconductores y dispositivos de microondas trajeron la

transmisión digital a las comunicaciones móviles.

Con tantos estándares diferentes, los proveedores europeos sufrieron las consecuencias de una

diversidad de normas incompatibles entre sí.

El reconocimiento de este problema fue un factor que impulsó el desarrollo del estándar GSM

para las comunicaciones móviles. El GSM comenzó como una norma europea para unificar

sistemas móviles digitales y fue diseñado para sustituir a más de diez sistemas analógicos en uso y

que en la mayoría de los casos eran incompatibles entre sí.

Después de unas pruebas de campo en Francia de 1986 y de la selección del método de acceso

Time Division Multiple Access (TDMA) en 1987, 18 países firmaron en 1988 un acuerdo de


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intenciones. En este documento los países firmantes se comprometían a cumplir las

especificaciones, a adoptar este estándar único y a poner en marcha un servicio comercial GSM,

que ofrece seguimiento automático de los teléfonos móviles en su desplazamiento por todos los

países.

En Norteamérica, el objetivo principal de un nuevo estándar digital era aumentar la capacidad

dentro de la banda de 800 MHz existente. Un prerrequisito es que los teléfonos móviles debían

funcionar con los canales de habla analógicos ya existentes y con los nuevos digitales (Dual Mode).

A partir de esto se empleó el término Digital AMPS (D-AMPS) que se refiere a IS-54B, y que define

una interfaz digital con componentes heredados de AMPS. La especificación IS-36 es una

evolución completamente digital de D-AMPS. A causa de estos requisitos, fue natural el elegir un

estándar TDMA de 30 KHz puesto que los sistemas analógicos existentes trabajan ya con esta

anchura de canales. En este sistema se transmiten tres canales por cada portadora de 30 Khz.

A principios de la década de los 90, también aparece un nuevo estándar el cual utiliza el método

de acceso CDMA (Code Division Multiple Access). El estándar CDMAOne o IS-95, fue una

tecnología desarrollada por Qualcomm y consiste en que todos usan la misma frecuencia al mismo

tiempo separándose las conversaciones mediante códigos.

La transmisión de voz seguía dominando las comunicaciones, pero los requerimientos de servicios

de fax y de transmisión de datos crecían rápidamente. Los servicios suplementarios, tales como la

prevención del fraude y el cifrado de los datos del usuario se convirtieron en características

estándar y comparables a los de redes fijas.

Las tecnologías de segunda generación ofrecían las siguientes características:

Mayor calidad de las transmisiones de voz

Mayor capacidad de usuarios

Mayor confiabilidad de las conversaciones

La posibilidad de transmitir mensajes alfanuméricos. Este servicio permite enviar y recibir cortos

mensajes que puedan tener hasta 160 caracteres alfanuméricos desde un teléfono móvil.

Navegar por Internet mediante WAP (Wireless Access Protocol)


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Tercera Generación

Conforme aumentaba la demanda de recursos y mejores velocidades de transmisión, fueron

surgiendo nuevos requerimientos para las redes:

o Alta velocidad en transmisión de datos, hasta 144 Kb/s, velocidad de datos móviles (vehicular); hasta 384 Kb/s, velocidad de datos portátil (peatonal) y hasta 2 Mb/s, velocidad de datos fijos (terminal estático).

o Transmisión de datos simétrica y asimétrica. o Servicios de conmutación de paquetes y en modo circuito, tales como tráfico Internet (IP)

y video en tiempo real. o Calidad de voz comparable con la calidad ofrecida por sistemas alámbricos. o Mayor capacidad y mejor eficiencia del espectro con respecto a los sistemas actuales.


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o Capacidad de proveer servicios simultáneos a usuarios finales y terminales. o Incorporación de sistemas de segunda generación y posibilidad de coexistencia e

interconexión con servicios móviles por satélite. o Itinerancia internacional entre diferentes operadores (Roaming Internacional).

Atendiendo a estos requerimientos surgió un esfuerzo de entidades internacionales agrupadas en

la International Telecommunication Union (ITU) para desarrollar un están dar que cumpliera con

los siguientes objetivos primarios:

o La eficacia operacional, particularmente para los datos y servicios de multimedia, o Flexibilidad y transparencia en la provisión de servicio global, o La tecnología conveniente para reducir la falta de telecomunicaciones, es decir ofrecer un

costo accesible para millones de personas en el mundo que todavía no tienen teléfono. o La incorporación de toda una variedad de sistemas. o Alto grado de uniformidad de diseño a escala mundial. o Alto nivel de calidad, comparable con la de una red fija. o Utilización de una terminal de bolsillo a escala mundial. o La conexión móvil-móvil y móvil-fijo. o La prestación de servicios por más de una red en cualquier zona de cobertura.

Los sistemas de tercera generación deberán proveer soporte para aplicaciones como:

o Voz en banda estrecha a servicios multimedia en tiempo real y banda ancha. o Apoyo para datos a alta velocidad para navegar por la world wide web, entregar

información como noticias, tráfico y finanzas por técnicas de empuje y acceso remoto inalámbrico a Internet e intranets.

o Servicios unificados de mensajes como correo electrónico multimedia. o Aplicaciones de comercio electrónico móvil, que incluye operaciones bancarias y compras

móviles. o Aplicaciones audio/video en tiempo real como videoteléfono, videoconferencia

interactiva, audio y música, aplicaciones multimedia especializadas como telemedicina y supervisión remota de seguridad.

Evolución de los sistemas celulares a 3G.

En los siguientes diagramas se muestra la evolución de los sistemas celulares hacia la tercera generación.


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UMTS / WCDMA

Entre todas las tecnologías consideradas para la interfaz de aire de UMTS, ETSI eligió en enero de 1998 la

nueva tecnología WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access), en operación FDD (Frequency

Division Duplex). WCDMA es una técnica de acceso múltiple por división de código que emplea canales de

radio con una ancho de banda de 5 MHz.


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Acceso Múltiple.

Imagine que usted está en una fiesta intentando mantener una conversación con otra persona. Si está

escuchando a su interlocutor usted necesita ser capaz de discriminar la voz de esa persona de la de las

otras personas que conversan en la habitación; todos están utilizando el mismo medio para conversar: el

aire.

Acceso Múltiple significa que muchas conversaciones/canales comparten el mismo medio. Existen

diferentes estrategias para proveer acceso múltiple, las pertinentes a este curso son:

TDMA (Time Division Multiple Access): acceso múltiple por división de tiempo.

FDMA (Frequency Division Multiple Access): acceso múltiple por división de frecuencia.

CDMA (Code Division Multiple Access): acceso múltiple por división de código.

TDMA.

En TDMA dividimos el tiempo en una serie de intervalos de tiempo o time slots, todo el mundo espera su

turno para hablar dentro del time slot que se le asigne. Una vez que todo el mundo ha hablado se vuelve

al principio de la lista y se comienza de nuevo – esto es una trama.

La tasa de repeticiones se relaciona con la frecuencia de muestreo. La telefonía tradicional opera a

8000 muestras por segundo, 125 s de separación. Esto asegura que dos conversaciones/canales no se

confundan.

Los problemas llegan cuando las personas hablan demasiado tarde o demasiado temprano. Es posible que

tengamos períodos de guardia entre los time slots, en los cuales nadie habla. También debemos indicarle

a las personas cuál es su time slot.

Las dos flechas en la diapositiva siguiente indican muestras sucesivas del mismo canal.


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FDMA.

En FDMA dividimos la banda de frecuencia disponible en un número de canales del mismo ancho. Las

personas hablan continuamente a diferentes frecuencias o tonos, y utilizan audífonos que filtran y

desechan las frecuencias de conversaciones ajenas.

Nuevamente, este procedimiento asegura que no se mezclen dos conversaciones. Un problema es que los

filtros no son perfectos, de manera que también se necesitan bandas de guarda entre los canales, en los

cuales nadie habla.

Se requiere señalización para indicar a las personas cuál es su canal de frecuencia.

El problema de FDMA es la modulación de la información sobre una portadora que discrimina los canales

y luego demodularla para extraer el mensaje original.

FDMA le da a cada usuario acceso a tiempo completo al medio pero solamente en un rango limitado de

frecuencias.

Comparación FDMA y TDMA.

FDMA puede implementarse en sistemas analógicos y en sistemas digitales.

TDMA es básicamente una tecnología digital.

TDMA reduce la interferencia al no permitir usuarios simultáneos en el medio.

Las señales digitales son más fáciles de almacenar y reprocesar, por lo tanto se acoplan mejor a un canal de radio hostil.

También es posible utilizar una combinación de FDMA y TDMA. Un conocido ejemplo de tal

implementación es GSM en donde cada una de las portadoras consta de un arreglo de time slots.


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CDMA.

Si cada pareja de personas que conversan hablaran en distinto idioma, podemos enfocarnos en una

conversación específica e ignorar lo que otros dicen. Así es como CDMA hace la separación de

conversaciones/canales; los separa según las características de cada canal, es decir el código único de

cada canal.

El problema es que cada persona recoge algo del ruido de los otros canales. Esto limita el número de

conversaciones/canales que podemos utilizar en el mismo medio. Para minimizar este problema se

implementa DSSS que se menciona más adelante.


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Aún necesitamos señalización que indique a las personas cuál es el código (idioma) que deben utilizar.

Espectro Esparcido de Secuencia Directa o DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum).

DSSS permite operación en ambientes con relación negativa de señal a ruido.

Esto es posible debido a que esparce la señal para que ocupe un gran ancho de banda. Por ejemplo, un

canal de voz de 4 KHz se esparce en una señal de 4 MHz.

¿Cómo se logra esto? En primer lugar recordemos los aspectos básicos de un transmisor y receptor

elemental:

Sabemos que la modulación tiene lugar en varias etapas, resultando en frecuencias intermedias (IF). DSSS

es esencialmente lo mismo; sin embargo una etapa de la modulación implica la utilización de una

secuencia binaria como portadora en lugar de una onda sinusoidal.

La secuencia binaria que actúa como portadora, llamada secuencia de esparcimiento, será muchas veces

más rápida que la secuencia binaria del mensaje mismo. Cuando el mensaje y la portadora se multiplican

entre sí el espectro resultante es aproximadamente igual al de la secuencia portadora: el espectro del

mensaje original ha sido esparcido.


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Una vez que el espectro queda esparcido, el mensaje original es recuperado multiplicando a su vez la

señal recibida por la misma secuencia de esparcimiento con la que se moduló en el transmisor. El efecto

de esto es que la señal puede ser recuperada aun si la relación de señal a ruido (Signal to Noise Ratio o

SNR) es negativa.

La capacidad de operar en un ambiente con SNR negativo significa que mas de un usuario pueden

compartir el mismo espectro al mismo tiempo, lo cual es completamente distinto al caso de TDMA y

FDMA.

Diferentes usuarios serán distinguidos al asignarles diferentes secuencias de esparcimiento o códigos.

Al ser la cantidad de energía un valor fijo, el esparcimiento distribuye la energía total sobre un rango más

ancho de frecuencias, por consiguiente reduciendo la densidad de energía por frecuencia.

Se puede pensar en este método como una orma de modulación, con la portadora siendo la secuencia de

esparcimiento que se repite una y otra vez.

La figura anterior muestra las etapas del proceso. Notar que el uso del mismo código en el receptor

reproduce la secuencia de bits del mensaje original. La gran cantidad de pulsos en la señal transmitida


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indica que contiene alta frecuencia. A cada pulso se le denomina chip. El ancho de banda de la secuencia

de pulsos, o chip rate, para WCDMA puede asumirse de 3.84 MHz.

Un receptor distinto espera ver una secuencia de chips distinta. Aquellas señales que hayan sido

codificadas con secuencias de chip distintas a la que espera las verá como ruido aleatorio.


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Tasas típicas de transmisión en WCDMA.

Tipos de códigos.

Existen dos tipos de códigos de esparcimiento:

Channelisation codes: son usados para identificar los canales desde una celda o terminal.

Scrambling codes: son usados para identificar las celdas y terminales entre sí.


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Diferentes estaciones base usan los mismos channelisation codes y la separación se logra con el uso de

distintos scrambling codes.

Scrambling codes.

Al código de secuencia que se utiliza para modular una transmisión se le llama scrambling code. Cada

teléfono móvil WCDMA cuentan con una unidad de scrambling la cual es alimentada con un valor inicial

desde la red por medio de la radiobase.

En el downlink los scrambling codes son utilizados para diferenciar las celdas entre sí. En el uplink para

diferenciar los terminales.


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En una radiobase los canales son inicialmene esparcidos y canalizados por medio de channelisation codes,

luego son combinados y finalmente se les aplica el scrambling code. Cada radiobase tiene asignado un

scrambling code primario, de 512 posibles.

Cell breathing.

El cell breathing (respiración de la celda) puede ser explicado utilizando el mismo ejemplo de la

conversación en una fiesta. Cuanto más alto sea el ruido en la fiesta con más fuerza tienes que hablar.

Llegas a un punto donde no puedes gritar más fuerte y no puedes mantener una conversación desde el

punto en que estás parado. Cuanto más lejos estés de quien te escucha más fuerte debes hablar, ambos

tienden a acercarse.

Si el ruido es mucho solamente las personas que están cercanas entre sí pueden sostener una

conversación. Conforme el ruido crece, el área que puede ser cubierta por una conversación decrece. Por

el contrario, si está silencioso el área cubierta puede ser más grande. Esto se denomina Cell Breathing y

ocurre en las redes CDMA móviles.


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Cell breathing en el UpLink: con el fin de lograr una transmisión eficiente un mínimo porcentaje de la potencia total recibida por la radiobase debe provenir del usuario deseado. En transmisiones de voz el mínimo es 1%. Nuevos usuarios que se conecten al sistema incrementarán la potencia total recibida por la radiobase y reducirán el porcentaje respectivo al usuario deseado. Con el fin de mantener su porcentaje “correcto” de la potencia total, el usuario deseado debe incrementar su potencia de transmisión. Como resultado se reduce la cobertura del sistema.

Cell breathing en el DownLink: la interferencia la conforman señales de la radiobase destinadas a otros usuarios, radiación desde otras radiobases y ruido térmico. Conforme más usuarios se conectan a la misma radiobase la potencia por canal debe reducirse. Como resultado se reduce la cobertura del sistema.

Control de potencia.

Si alguien en la fiesta está gritando más fuerte de lo necesario, incrementa el ruido general. Esto es

ineficiente (y fastidioso) ya que reduce el número de personas que pueden tener conversaciones.

Necesitamos hablar tan bajo como sea posible para maximizar el número de conversaciones simultáneas.

Esto es llamado Control de Potencia en redes móviles.


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En las redes CDMA es muy importante que este control de potencia sea eficiente. Se utiliza un control de

potencia rápido (1500 veces por segundo).

Topología de la red WCDMA.

Un sistema UMTS se compone de tres subsistemas principales:

User Equipment (UE): Puede ser un móvil, una estación fija, una terminal de datos, etc. Incluye una tarjeta USIM, que contiene toda la información de la suscripción de un usuario.

UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN): Red de acceso - incluye todo el equipo de radio necesario para acceder a la red: provee cobertura de radio, control de acceso, seguridad y privacidad además que gestiona los procedimientos de handover.

Core Network (CN): Núcleo de red - Incluye toda la capacidad de conmutación y enrutamiento para conectar ya sea a la PSTN (llamadas conmutadas por circuitos) o a la Red de Paquetes de Datos (llamadas conmutadas por paquetes), para la gestión de la movilidad y la ubicación del suscriptor, y para servicios de autenticación.

En un sistema WCDMA, la funcionalidad de los equipos de la CN es esencialmente la misma que para un

sistema GSM/GPRS. Sin embargo se requiere una nueva interfaz hacia la UTRAN. Las Red de Acceso y el

UE son enteramente nuevos.


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Elementos de la red UMTS.

Universal Subscriber Identity Module (USIM): una aplicación residente en una “tarjeta inteligente”.

Node B: responsable por la transmisión y recepción de radio en una o más celda, hacia y desde el UE.

Radio Network Controller (RNC): responsable del control del uso de los recursos de radio.

Mobile Switching Center (MSC): el switch que sirve al UE en su ubicación actual para llamadas conmutadas por circuitos.

Home Location Register/Authenticacion Center (HLR/AuC): base de datos para almacenamiento de la suscripción del usuario, información de su identidad y verificación de la autenticidad del usuario.

Gateway Mobile Switching Center (GMSC): MSC que conecta con redes externas.

Visitor Location Register (VLR): base de datos que almacena información del usuario en el MSC que le está atendiendo.

Serving GPRS Support Node (SGSN): enrutador de conexiones conmutadas por paquetes.

Gateway GPRS Support Node (GGSN): SGSN que conecta con redes externas.

Public Switched Telephone Network/Integrated Services Digital Network (PSTN/ISDN): red telefónica de cobre.


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Elementos de la UTRAN.

La UTRAN es parte de radio acceso del sistema WCDMA. Consiste de uno o más Radio Network

Subsystems (RNS).

Cada RNS consiste de un RNC y uno o más Nodos B.

Cada Nodo B controla una o más celdas y provee el enlace de radio a los UE. Esta interface es designada

como Uu.

Las interfaces entre estos nodos son designadas Iu, Iub e Iur y estás especificadas en los estándares 3GPP

para permitir la interoperabilidad de equipos producidos por diferentes proveedores.

Una celda es el área de cobertura de radio servida por una o más portadoras.


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Iub – de Nodo B a RNC: La función del nodo B es hacer la transferencia entre las interfaces Iub y Uu, por

lo tanto la interfaz Iub necesita transportar:

Señalización de capa 2 entre el UE y la UTRAN

Control y señalización directa hacia el Nodo B

Control de asignación de recursos de radio

Control general del Nodo B

Funcionalidades de O&M

Iur – de RNC a RNC: Esta interfaz hace posible el transporte de señalización para la interfaz de aire entre

SRNC y DRNC, por lo tanto necesita soportar:


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Funciones básicas de movilidad inter RNC

Tráfico de canales dedicados

Tráfico de canales comunes

Gestión de recursos globales

Iu – de RNC a CN: esta interfaz tiene dos instancias:

Iu-PS conecta la UTRAN con la red Packet Switched

Iu-Cs conecta la UTRAN con la red Circuit Switched

Ancho de banda.

El ancho de banda efectivo es de 3.84 MHz. Sin embargo el ancho de banda nominal es de 5 MHz al incluir

las bandas de guarda. En la práctica puede ajustarse desde 4.2 a 5.4 MHz para obtener una adecuada

protección frente al canal adyacente en función del escenario concreto de interferencia.


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Handovers.

Existen tres tipos básicos de handover:

1. Softer handover: es el que se da entre diferentes sectores del mismo Nodo B. 2. Soft handover: entre sectores de diferentes Nodos B. 3. Hard handover:

a. Inter frecuencia: entre bandas de frecuencias distintas b. Inter sistema: entre GSM y WCDMA


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Topología de la red Claro Guatemala.

Actualmente la red de Claro presta servicios simultáneos de 2G y 3G. En la topología de la siguiente

imagen se muestra, adicionalmente a la UTRAN, la GERAN (GSM/EDGE Radio Access Network).

DRNC

DRNS

FDD

RNC

RNS

SRNC

SRNS

Drift Radio Network Controller

Drift Radio Network System

Frequency Division Duplex

Radio Network Controller

Radio Network System

Serving Radio Network Controller

Serving Radio Network System SO15

CN (Core Network)

RNC1 BSCRNC2 RNC3 RNC4

Node B1

BTS

Node B5Node B4Node B3Node B2

11

22

33

44

55

66

77

SC1 SC2 SC3 SC6SC4 SC5

88

1010

SC1

SC2

SC3

SC4

SC5

SC6

f1 f2f1f1f1f1

Soft

Handover

Softer

Handover

Soft

Handover

Hard

Handover

(Inter - System)

Hard

Handover

(Inter - System)

Hard

Handover

(Intra - System)

SRNC: 1-2-3-4-5-6

DRNC: 6

SRNC: 1-2-3-4-5-6

DRNC: 6

DRNC: 6

SRNC: 6-7-8

DRNC: 6

SRNC: 6-7-8 SRNC: 9SRNC: 9 SRNC: 10

SRNC: 10

99


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Servicios ofrecidos por la red WCDMA Claro GT

Adicionalmente a los servicios que se prestan en GSM/GPRS, con los cuales es enteramente compatible

(aunque con mejores capacidades), la red WCDMA tienen una plataforma abierta de servicios integrados

para proporcionar una perspectiva amplia para varios servicios de 3G. A continuación se presentan las

categorías y características de los servicios 3G, y presenta varios tipos típicos de los servicios y sus

métodos de aplicación, de modo que los lectores pueden obtener una comprensión general de los

servicios 3G.

Servicios básicos de telecomunicaciones, incluyendo servicios de voz y SMS.

Prestaciones, al igual que los servicios complementarios definidos en GSM.

Servicios de ubicación.

Servicios de multimedios, incluyendo servicios en tiempo real de paquetes y circuitos.

Servicios multimedia.

Video On Demand (VOD).

Las velocidades superiores a 384 kbps son capaces de proveer servicios de video en tiempo real y video

llamada.


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Multimedia Message Service (MMS).

Mensajes que contienen texto, imágenes, vídeo, audio y datos.


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Consideraciones de

Operación y Mantenimiento


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Distribución de las redes GSM y WCDMA.

Claro Guatemala opera 3 redes de

telefonía móvil:

GSM en banda 1900 MHz

GSM en banda 900 MHz

WCDMA en banda 1900 MHz

En cada sitio de celda se pueden tener

entre 1 y 9 sectores que por lo general

están distribuidos de la siguiente forma:

Entre 1 y 3 sectores GSM 900

Entre 1 y 3 sectores GSM 1900

Entre 1 y 3 sectores WCDMA

Cada sector define una celda de

cobertura. En las 3 figuras de la izquierda

se muestran ejemplos de distribución de

sectores en cada una de las bandas para

un área específica.

Notar que no todos los sitios tienen

sectores en las 3 redes. Tampoco las

orientaciones (acimuts) de los sectores

tienen que coincidir en las tres redes; ya

que las mismas se establecen según

consideraciones de cobertura específicas

para cada red.


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Orientaciones de los sectores:

La siguiente figura muestra una representación ideal de la cobertura de un sitio de 3 sectores en

una banda específica.

Se muestran 3 parámetros importantes que contribuyen a

definir la cobertura de cada sector:

Ángulo de apertura horizontal de la antena: en la

red Claro GT por lo general se utilizan antenas de 65° .

Acimut: es el ángulo de cada sector con respecto al

norte, medido en el sentido de las agujas del reloj. En la

figura se indica el acimut del sector β, que es de 160°; para

α sería de 40° mientras que para γ 285°.

El alcance máximo depende de la potencia, de las

características físicas y eléctricas de la antena, de la altura

e inclinación de las antenas y de las condiciones del medio.

Para diferenciar los sectores en una banda específica se

suelen nombrar con las letras griegas α (alfa), β (beta) y γ

(gamma). Siendo α el más cercano al norte. También es

común llamarlos 1 2 y 3 ó A B y C ó X Y y Z.

Inclinación de los sectores.

Otro parámetro importante es la inclinación del lóbulo principal de radiación de las antenas. Al

ángulo de inclinación por debajo de la horizontal se le llama tilt.

El tilt puede obtenerse inclinando las antenas (tilt mecánico) o modificando directamente el patrón

de radiación de las antenas (tilt eléctrico).

Modificación de tilt mecánico Modificación de tilt eléctrico


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Identificación de sitios y sectores.

Aunque cada sitio de la red Claro GT tiene un nombre único que lo identifica, tiene también un código

numérico.

Se asigna a cada sector un número de identificación, o Cell ID, de 5 dígitos. Los primeros 4 dígitos

identifican al sitio (Site ID) por lo que son idénticos en todos los sectores de un mismo sitio. El quinto

dígito identifica al sector de la siguiente manera:

1, 2, 3 para los sectores α, β, y γ, respectivamente, de la banda GSM 1900

4, 5, 6 para los sectores α, β, y γ, respectivamente, de la banda GSM 900

7, 8, 9 para los sectores α, β, y γ, respectivamente, de la banda WCDMA

Por ejemplo, el Site ID del sitio Lourdes es 1006. Por tanto sus tres sectores de GSM 1900 son 10061,

10062 y 10063; los sectores para GSM 900 son 10064, 10065 y 10066; para WCDMA son 10067, 10068 y

10069.

Identificación de sectores en campo.

Como recordará de los cursos de principios básicos de GSM y CDMA, cada sector tiene un canal de

difusión por medio del cual se identifica con los móviles que le escuchan dentro de su área de cobertura.

En GSM el canal de difusión es el BCCH (Broadcast Control CHannel). Cada BCCH tiene

asignado un código de frecuencia. En la red Claro GT los códigos asignados están en los rangos :

o 562 – 585 para la red de 1900 MHz

o 107 – 124 para la red de 900 MHz

En WCDMA el canal de difusión es el CPICH (Common PIlot CHannel) en el cual se transmite el

PSC (Primary Scrambling Code) que es el código de scrambling asignado al sector y por medio

del cual dicho sector se identifica. El PSC puede tener un valor entre 0 y 511.

Los códigos, ya sea de frecuencia o de scrambling, deben ser reutilizados a lo largo y ancho de la red, sin

embargo, por razones obvias, no deberían repetirse dentro de un área determinada. Es por ello que el diseño

de toda red debe estar acompañado de un plan de frecuencias y códigos.

Utilizando los valores de BCCH ó PSC reportados por una terminal con modo de prueba podemos

identificar el sector que provee servicio en el área.


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Penetración de la señal.

Veamos por qué las frecuencias de 900 MHz y 1900 MHz tienen diferentes características de

penetración.

La longitud de onda λ de toda señal electromagnética es inversamente proporcional a la frecuencia

f. Una longitud de onda más larga corresponde a una frecuencia más baja, mientras que una

longitud de onda más corta corresponde a una frecuencia más alta.

Se cumple la siguiente relación:

Donde λ es la longitud de onda, c es la velocidad de la luz en el espacio libre y f es la frecuencia de

la señal.

La longitud de una onda de 900 MHz es aproximadamente:

Y la de una onda de 1900 MHz:

De manera que la longitud de onda de una transmisión en 900 MHz (33 centímetros) es más del

doble que la de una transmisión en 1900 MHz (16 centímetros).

La siguiente figura, aunque muy simplificada, nos da una idea de la dificultad con la que una

transmisión supera los obstáculos en el medio.


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El efecto total percibido por el cliente es una atenuación en la potencia que recibe, por lo tanto se

recorta la distancia con la que se puede proveer servicio de mínima calidad (se reduce la

cobertura).


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Radiobase Huawei

DBS3900


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PRINCIPALES COMPONENTES DEL APM30H

PMU

PSU

TCU

EPS

BBU3900


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EPS (ENERGY POWER SUPPLY)

1. PMU (power management unit)

2. PSU (power supply unit slot 1)



5. AC conection

6. AC SPD (alternal current surge protection divice)

7. PSU (power supply unit)

8. DC breacker

9. DC LOAD ( cada uno de 20 amp, 8 (SECTOR 1 1900) 9 (SECTOR 2 1900) 10 (SECTOR 3 1900)

10. DC LOAD (cada uno de 20 amp, 11 (SECTOR 1 900) 12 (SECTOR 2 900 13 (SECTOR 3 900)

11. DC FUSE ( F0 A F3 15 A) F4 A F7 5 A)

12. DC distribution

13. DC LOADS

14. selector de tipo de bateria (GEL O LITIO)

1

2 3 4

5

2

6 7

8

9

10

11

12

13

8

14


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PRINCIPALES COMPONETES EN BBU3900

1. UBFA (UNIVERSAL BBU FAN UNIT 2. WBBP (WCDMA BASE BAND PROCESS UNIT) 3. GTMU (TRANMISSION TIMING AND MANAGEMENT UNIT FOR BBU) 4. WMPT WCDMA MAIN PROCESSING AND TRANSMSSION UNIT) 5. UEIU (UNIVERSAL ENVIRONMENT INTERFACE UNIT) 6. UPEU (UNIVERSAL POWER AND ENVIRONMENT UNIT)

BBU3900 La BBU3900 es una unidad de control de Banda Base la cual provee señales entre la Estación Base y la

BSC/RNC. La BBU3900 realiza las siguientes funciones:

� Señales de interacción entre la Radio Base y la BSC/RNC.

� Provee el sistema de reloj.

� Gestiona la Operación y Mantenimiento y la Señalización.

� Provee un Canal de O&M que conecta al LMT (or M2000).

Como es una BBU3900

La BBU3900 tiene una estructura en donde se instalan las diferentes tarjetas que componen la Radio Base. Esta puede ser instalada en un Rack de 19-pulgadas-ancho y 2 Unidades Rack-Alto en gabinetes outdoor o indoor .

Figura 1 BBU3900 en Modo Dual GSM+UMTS

1

8

2

3

4 6

5


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Configuración de Tarjetas de la BBU3900

Aquí se describen los Slots de las tarjetas que se utilizan en las diferentes configuraciones de la BBU3900.

Figure 1 BBU3900 slots

BBU3900 GSM

Table 1 Módulos principales de la BBU3900 GSM

Nombre de

Tarjeta

Opcional/Indispensable Cantidad Máxima Slot Limitaciones de

Configuración

GTMU Indispensable 1 slot 5 and slot 6 Solo se configuran

en los slots 5 y

slot 6

UBFA Indispensable 1 FAN Solo se configura

en el slot de FAN

UPEU Indispensable 2 PWR1 or PWR2 Cuando se utiliza

una UPEU

sencilla se

configura en el

slot PWR2

USCU Opcional 1 slot 0 or slot 1 De preferencia se

configura en el

slot 0

UEIU Opcional 1 PWR1 -


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Aquí se muestra una configuración típica de la BBU3900 GSM.

Tarjeta GTMU

La GSM Transmission, Timing, and Management Unit for BBU (GTMU) controla y gestiona todo en la BTS. Provee las diferentes interfaces relacionadas a el reloj de referencia, monitoreo de poder, O&M y las alarmas externas.

Functions

La GTMU realice las siguientes funciones:

Controla, da Mantenimiento y Opera la BTS

Proporciona la gestión de Fallas, Gestiona Configuraciones, Gestiona el Rendimiento y Gestiona la Seguridad.

Monitorea el modulo de Ventilador y el Modulo de Rectificación de Energía.

Distribuye y Gestiona las señales de reloj de la BTS.

Provee una salida de reloj para pruebas

Provee un Puerto de Ethernet para el mantenimiento local.

Provee cuatro rutas para la transmisión de E1

Provee puertos CPRI(Common Protocol RF Interface)para la comunicación con los módulos RF


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Table 1 LEDs on the GTMU

LED Color Status Description

RUN Green ON La tarjeta esta dañada

OFF No está energizada o esta dañada

ON for 1s and OFF for 1s La tarjeta está en estado operando.

ON for 0.125s and OFF

for 0.125s

La tarjeta está cargando un software.

ALM Red ON La tarjeta esta alarmada.

OFF No hay alarmas.

ACT Green ON La tarjeta está operando.

OFF La tarjeta está dañada

LIU0-LIU3 Green ON Una alarma local de E1/T1 es

generada.

ON for 0.125s and OFF

for 0.125s

Una alarma remota de E1/T1 es

generada.

OFF El link esta normal.

CPRI0-CPRI5 Green ON El CPRI link esta normal.

Red ON La recepción del modulo óptico no es

normal y genera una alarma.

Table 2 describes the ports on the GTMU panel.

Table 2 Ports on the GTMU panel

Label Connector Type Description

CPRI0-CPRI5 SFP Puertos de comunicación entre la BBU y el modulo RF,

soportando entradas y salidas de señales ópticas y

eléctricas .

ETH RJ45 Puerto local de Mantenimiento y configuración.

http://127.0.0.1:52199/hedex/pages/31183921/02%20(2009-09-25)/31183921/02%20(2009-09-25)/resources/bbu/cbb/bbu-hardware-description/ff-1-48.html?ft=0&id=31183921_02%20(2009-09-25)_10215#ff-1-48_1__tab1


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Table 2 Ports on the GTMU panel

Label Connector Type Description

FE0 RJ45 Cable Ethernet para la conexión IP del medio de

transmisión.

FE1 DLC Cable óptico para la conexión del medio de transmisión.

USB USB Sirve para dar un update del software a la BTS

TST USB Reloj de referencia para pruebas.

E1/T1 DB26 female Provee entradas y salidas de cuatro E1/T1 entre la

GTMU la UELP o entre la GTMU y la BSC.

UBFA

La Universal BBU Fan type A (UBFA) es la unidad de ventilación de la BBU3900. La UBFA controla la velocidad del ventilador, detecta la temperatura interna y disipa el calor de la BBU.

Funciones

La UBFA tiene las siguientes funciones:

Controla la velocidad del ventilador.

Reporta el estado del ventilador a la tarjeta principal de control.

Detecta la temperatura de aire de entrada.

Disipa el calor.


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INTERPRETACION DE LEDS EN UBFA

La UBFA solo tiene un LED.

Table 1 LED on the UBFA

Label Color Status Description

STATE Green 0.125s ON, 0.125s OFF El modulo no esta

detectado y no reporta

alarmas.

1s ON, 1s OFF El modulo está

trabajando normal.

Red OFF No reporta alarmas

1s ON, 1s OFF El modulo está

reportando alarmas

UPEU

La tarjeta Universal Poder and Envaronen Interface Unir (UPEU). Esta es una tarjeta obligatoria en la BBU3900 convierte -48 V o +24 V DC a +12 V DC.

Panel

La UPEU es clasificada dentro de las dos unidades siguientes UPEU tipo A y UPEU tipo B. La UPEUA convierte -48 V DC a +12 V DC y la UPEUB convierte 24 V DC a 12 V DC.

Figure 1 Panel of the UPEUA Figure 2 Panel of the UPEUB


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INTERPRETACION DE LEDS EN UPEU

Table 1 LED on the UPEU

Rabel Color Status Meninge

RUN Green ON La UPEU está

operando.

OFF La tarjeta no está

energizada o esta

fallada.

Port

Table 2 Ports on the UPEU

Label Connector Type Quantity Description

PWR 3V3 1 +24 V/-48 V DC energía

de entrada

EXT-ALM1 RJ45 1 Proporciona cuatro

contactos secos para

alarmas.

EXT-ALM0 RJ45 1 Proporciona cuatro

contactos secos para

alarmas.

MON1 RJ45 1 Transmite una señal de

monitoreo en el ambiente

del sitio.

MON0 RJ45 1 Transmite una señal de

monitoreo en el ambiente

del sitio.


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UEIU

La tarjeta Universal Environment Interface Unit (UEIU). Básicamente es una expansión de la UPEU con la diferencia que esta no tiene control de energía únicamente tiene más opciones a agregar alarmas externas.

RRU

La RRU (unidad remota de radio)

La RRU Hace la función de recepción y transmisión y amplificación de RF

Se comunica con la BBU por medio de una interface fibra óptica

Funciona a -48v dc

GRRU es el modulo destinado para la tecnología GSM, existe en dos bandas, GRRU 900 Y GRRU 1900

MRRU este modulo es usado para WCDMA o GSM / WCDMA (tomar en cuenta que esto solo es posible para gsm 1900

DIMENSIONES DE UN RRU ( mm)


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DESCRIPCION DE LOS COMPONENTES DEL RRU


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DESCRIPCIOIN DE LOS MODULOS EN UN RRU

Table 1 Ports and LEDs on the panels of the RRU

No. OBJETO DESCRIPCION FUNCION

1 Puertos en la parte

de debajo de RRU

RX_IN/OUT Puerto de interconexion entre gabinetes

combinados

RET PUERTO RET ANTENA

ANT_TX/RXA MAIN TX/RX diversity

ANT_RXB RX Diversidad

2 Puertos de

energizado e

interconexion en

RRU

RS485/EXT_ALM Puerto para alarmas externas

CPRI_E Interfaces opticas

CPRI_W

RTN(+) Borneras para energizar RRU

NEG(-)

PGND Poscion de aterrizaje

3 LED RUN Indicadores de estado del RRU (para

interpretación tomar referencia siguiente hoja)

ALM

TX_ACT

VSWR

CPRI_W

CPRI_E


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INTERPRETACION DE INDICADORES DE ESTADO

LED COLOR ESTADO DESCRIPCION

RUN VERDE ON el modulo esta energizado o esta dañado

OFF el modulo no esta energizado o reporta alguna alarma

1s ON, 1s OFF el modulo esta operacional

0.5s ON, 0.5s OFF el modulo esta cargando software

ALM ROJO ON el modulo reporta alarmas (excluyendo alarmas

relacionadas con vswr).

OFF el modulo esta sin alarmas

TX_ACT Green ON el modulo esta operando

OFF sin significado especifico

VSWR ROJO ON alarmas con relacion a vswr estan siendo generadas

OFF no hay alarmas relacionadas con vswr existentes.

CPRI_W ROJO/VERDE ON (green) existe comunicacion con bbu

ON (red) existe una alarma relacionada a perdida de señal entre

rru y bbu

0.5s ON, 0.5s OFF

(red)

link fuera de sincronia

OFF el modulo no esta conectado con bbu

CPRI_E ROJO/VERDE ON (VERDE) cpri link es normal

ON (ROJO) el modulo recibe alarmas relacionadas a perdida de

señal

0.5s ON, 0.5s OFF

(ROJO)

cpri fuera de sincronia

OFF The optical module is not in position or is powered off.


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WMPT (WCDMA MAIN PROCESSING AND TRANMISSION UNIT)

El modulo wmpt provee las funciones de operacion y mantenimento (om) tales como parametros de

configuracion, manejo de equipo monitoreo de desempeño procesos de señalizacion y prove los canales

para operación y manteinimiento conectandose al omc (lmt o m2000)

Principales funciones

1. Proporciona la referencia de reloj

2. Procesa la señalizacion y maneja los recursos para otros modulos en el bbu3900

3. Provee de puertos usb, uno de los cuales facilita una actualizacion automatica

cuando la usb es insertada al momento de una instalacion de software y

configuracion de parametros

4. Tiene capacidad para 4 e-1 / t-1 que soportan protocolos atm e ip

5. Provee un puerto fe electrico y un puerto optico que soportan protocolos ip

LED COLOR ESTADO SIGNIFICADO

RUN VERDE ON la energia esta disponible pero la tarjeta esta dañada

OFF la fuente de energia no esta disponible

1S ON, 1S OFF la tarjeta en configuracion normal funciona apropiadamente

0.125 S ON 0.125 S OFF software esta siendo cargado a la tarjeta o la tarjeta no esta en uso

ALM ROJO OFF no existe alarmas activas

ON existen alarmas activas

ACT VERDE ON la tarjeta esta activa

OFF la tarjeta esta en stand by


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DESCRIPCCION DE LOS PUERTOS DE MODULO WMPT

1. puerto de interface y monitoreo via lmt

2. interface fe (puerto de transmision por protocolo ip)

3. interface optica fe

4. puerto usb ( para realizar upgrade de node b)

5. test

6. puerto de interface e-1 / t-1(trunk cable)

7. boton de reseteo

8. indicadores de estado

WBBP ( WCDMA BASE BAND PROCESS UNIT)

Entre sus principales funciones se encuentran

1. Provee la interface de comunicación CPRI entre el BBU y el RRU soportando interfaces CPRI

1+1 en modo Back up

2. Procesa las señales de uplink y downlink en banda base

DIFERENTES TIPOS DE WBBP

BOARD NUMERO DE CELDAS

CANALES DE UPLINK

CANALES DE DOWNLINK

Wbbpa 3 128 256

Wbbpb1 3 64 64

Wbbpb2 3 128 128

Wbbpb3 6 256 256

Wbbpb4 6 384 384

1

2

3

4

5

6

4

4

7

8


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INTERCONEXION RRU / BBU

IDENTIFICACION DE RRU Y SECTORES

como se observa en la siguiente imagen, cada sector es identificado por un color siendo estos amarillo para el

sector uno o alfa, rojo para el sector 2 o beta y verde para el sector 3 o gamma teniendo la distincion entre

tecnologias por color blanco para gsm 900 azul para WCDMA

(ESTO APLICA TAMBIEN PARA LAS FIBRAS)

POSICION SECTOR / RRU TECNOLOGIA

CPRI 0 RRU ALPHA /SECTOR 1 WCDMA

CPRI 1 RRU BETTA / SECTOR 2 WCDMA

CPRI 2 RRU GAMMA /SECTOR 3 WCDMA

A C B


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SECTOR 1 1900 SECTOR 1 900 SECTOR 1 WCDMA

APM MODELO TMC

SECTOR IDENTIFICACION POR COLOR

TECNOLOGIA IDENTIFICACION POR COLOR

ALFA AMARILLO GSM 1900 NINGUNO

BETA ROJO GSM 1900 NINGUNO

GAMMA VERDE GSM 1900 NINGUNO



ALFA AMARILLO GSM 900 BLANCO

BETA ROJO GSM 900 BLANCO

GAMMA VERDE GSM 900 BLANCO



ALFA AMARILLO WCDMA1900 AZUL

BETA ROJO WCDMA 1900 AZUL

GAMMA VERDE WCDMA 1900 AZUL


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Aca definiremos las diferncias entre el AMP 39H y el modelo TMC

Como anteriormente defininimos los terminos BBU3900 TCU, nos enfocaremos en los componentes nuevos en este modelo. A diferencia de un

APM 30 que tiene un banco de rectificacion y distribucion de DC (DBS), El modelo TMC esta diseñado para ser alimentado Con DC, desde un banco

de rectificacion externo, por lo general hubicado en el shelter o en un banco Outdoor; por lo que aca no tenemos PSU ni PMU, en lugar a esto

tenemos 2 DCDU (DC distribution Unit)

1. DC LOAD GSM 1900 SECTOR 1






7. ALIMENTADOR DCDU 0

8. ALIMENTADOR DCDU 1

9. DC LOAD WCDMA SECTOR 1


TCU

DCDU0

DCDU1

BBU3900

1

2

3

4

5

6

8

7 9

10

11


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BANCO DE BATERIAS INTEGRADO

El APM 30 Cuenta con un respaldo de Baterias compuesto por uno o dos bancos de cuatro baterias conectadas en

serie haciendo un voltaje de -53 a -48 v, con un tiempo estimado de deacarga de 6 horas, estas baterias podran ser

de Gel o lithio

Banco de baterías 0

Banco de baterías 01


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Breaker Battery 0

Breaker Battery 1

Breaker Battery fan unit

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