Monografia de UMTS

5/11/2018 Monografia de UMTS - slidepdf.com

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SISTEMA UNIVERSAL DE

TELECOMUNICACIONES

MÓVILES

AUTORES : JOSE LUIS SANTAMARIA

DOCENTE : Roberto Colchado Coronado

FACULTAD : Ingeniería de Sistemas

CIUDAD : Iquitos

FECHA : Martes 26 de Abril de 2011.



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INDICE

Índice ............................................................................................................................................................................ 0Introducción ............................................................................................................................................................... 0Reseña Historica ....................................................................................................................................................... 0¿Qué es UMTS? ........................................................................................................................................................... 0¿Por qué es necesario UMTS? ............................................................................................................................... 0Despliegue Progresivo ............................................................................................................................................ 0Factores para el éxito del UMTS .......................................................................................................................... 0CONCEPTO BASICO PARA SOPORTAR EL UMTS ............................................................................................ 0

VHE Virtual Home Evironment ............................................................................................................................ 0Interfaz radio flexible ............................................................................................................................................. 0Relación entre redes fijas y moviles .................................................................................................................. 0 Alta velocidad de transmisión .................................................................................Error! Bookmark not defined.0 ARQUITECTURA UMTS ......................................................................................................................................................................0UTRAN ….. ..................................................................................................................................................................................................1Protocolos de la capa de aplicación ........................................................................................................................................1IU: Radio Access Network Application Part (RANAP) ...................................................................................................1IUR: Radio Network Sublayer application Part(RNSAP) ............................................................................................1IUB: Nodo B pare de Aplicación (NBAP) ................................................................................................................................1UU: Radio Resource Control(RRC). ............................................................................................................ 1

UMTS y su Antecesor GRPS ...............................................................................................

Error! Bookmark not definedDiferencias entre GPRS y UMTS .....................................................................................Error! Bookmark not definedEvolución de los sistemas. ........................................................................... Error! Bookmark not definedBIBLIOGRAFIA. .............................................................................................................................................. 1



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INTRODUCCIÓN

Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles (Universal Mobile TelecommunicationsSystem - UMTS) es una de las tecnologías usadas por los móviles de tercera generación

(3G, también llamado W-CDMA), sucesora de GSM, debido a que la tecnología GSMpropiamente dicha no podía seguir un camino evolutivo para llegar a brindar servicios

considerados de Tercera Generación.

Aunque inicialmente esté pensada para su uso en teléfonos móviles, la red UMTS no está

limitada a estos dispositivos, pudiendo ser utilizada por otros.

Sus tres grandes características son las capacidades multimedia, una velocidad de acceso a

Internet elevada, la cual también le permite transmitir audio y video en tiempo real; y unatransmisión de voz con calidad equiparable a la de las redes fijas. Además, dispone de una

variedad de servicios muy extensa



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I. RESEÑA HISTORICA

En 1985, surge en Europa la primera generación (1G) tras adaptar el sistema AMPS (Advanced Mobile Phone

System) a los requisitos Europeos, y ser bautizada como TACS (Total Access Communications System).

TACS engloba a todas aquellas tecnologías de comunicaciones móviles analógicas. Puede transmitir voz pero

no datos. Actualmente esta tecnología está obsoleta y se espera que desaparezca en un futuro cercano.

Debido a la sencillez y las limitaciones de la primera generación, surge el sistema GSM (Global System for

Mobile Communications) que marcara el inicio de la segunda generación (2G). Su principal característica es

la capacidad de transmitir datos además de voz, a una velocidad de 9,6 kbit/s. Lo cual le ha permitido sacar a

la luz el famoso y exitoso sistema de mensajes cortos (SMS).

En 2001 surge la denominada segunda generación y media (2.5G) en Estados Unidos y Europa como paso

previo a la 3G. En esta generación están incluidas aquellas tecnologías que permiten una mayor capacidad de

transmisión de datos y que surgieron como paso previo a las tecnologías 3G. La tecnología más notoria de

esta generación es el GPRS (General Packet Radio System), capaz de coexistir con GSM, pero ofreciendo

servicio portador más eficiente para el acceso a redes IP como Internet. La velocidad máxima de GPRS es

171,2 kbit/s aunque en la práctica no suele pasar de 40 kbit/s de bajada y de 9,6 kbit/s de subida.

Más tarde surgieron ya las tecnologías 3G. Las tecnologías de la tercera generación (3G) se categorizan

dentro del IMT-2000 (International Mobile Telecommunications-2000) de la ITU (Internacional

Telecommunication Union), que marca el estándar para que todas las redes 3G sean compatibles unas con

otras.

Los servicios que ofrecen las tecnologías 3G son básicamente: acceso a Internet, servicios de banda ancha,

roaming internacional e interoperatividad. Pero fundamentalmente, estos sistemas permiten el desarrollo de

entornos multimedia para la transmisión de vídeo e imágenes en tiempo real, fomentando la aparición de

nuevas aplicaciones y servicios tales como videoconferencia o comercio electrónico con una velocidad

máxima de 2 Mbit/s en condiciones óptimas, como por ejemplo en el entorno interior de edificios.

II. ¿Qué es UMTS?

UMTS, siglas que en inglés hace referencia a los Servicios Universales de Telecomunicaciones Móviles, es

miembro de la familia global IMT-2000 del sistema de comunicaciones móviles de “tercera generación” de

UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones), y lo que se explica más adelante sobre UMTS y los

servicios UMTS es igualmente válido para otros miembros de la familia IMT-2000 (norma de telefonía móvil

para 3G). UMTS tendrá un papel protagónico en la creación del futuro mercado masivo para las

comunicaciones multimedia inalámbricas de alta calidad que alcanzarán a 2000 millones de usuarios en todo

el mundo en el año 2010. UMTS es la plataforma de prestaciones móviles preferida para los servicios y

aplicaciones con gran contenido del mañana. 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.

http://es.wikipedia.org/wiki/Telefon%C3%ADa_m%C3%B3vil_1G

http://es.wikipedia.org/wiki/AMPS


http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=TACS&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/GSM



http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_de_transmisi%C3%B3n_de_datos

http://es.wikipedia.org/wiki/Servicio_de_mensajes_cortos


http://es.wikipedia.org/wiki/General_Packet_Radio_Service

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Global_para_las_Comunicaciones_M%C3%B3viles

http://es.wikipedia.org/wiki/Internet




http://es.wikipedia.org/wiki/IMT-2000

http://es.wikipedia.org/wiki/International_Telecommunication_Union




http://es.wikipedia.org/wiki/Banda_ancha

http://es.wikipedia.org/wiki/Roaming

http://es.wikipedia.org/wiki/Interoperatividad

http://es.wikipedia.org/wiki/Videoconferencia

http://es.wikipedia.org/wiki/Comercio_electr%C3%B3nico

http://es.wikipedia.org/wiki/Comercio_electr%C3%B3nico

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http://es.wikipedia.org/wiki/Interoperatividad

http://es.wikipedia.org/wiki/Roaming

http://es.wikipedia.org/wiki/Banda_ancha





http://es.wikipedia.org/wiki/IMT-2000




http://es.wikipedia.org/wiki/Internet

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Global_para_las_Comunicaciones_M%C3%B3viles



http://es.wikipedia.org/wiki/Servicio_de_mensajes_cortos





http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=TACS&action=edit&redlink=1






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¿Por qué es necesario UMTS? El número de usuarios del servicio telefónico crece sin cesar, y si bien en los países más desarrollados el

número medio de teléfonos supera los 50 por cada 100 habitantes, en los menos no llega al 5% y más de la

mitad de la población mundial nunca ha realizado una llamada telefónica, según datos de la UIT. De una

manera muy directa, el desarrollo económico de los países está muy ligado al de sus infraestructuras de

comunicaciones, razón por lo que las inversiones en telecomunicaciones están siendo muy importantes entodo el mundo y así lo reconoce la industria y los grupos inversores que ven en ellas una vía de negocio en

continua expansión y a largo plazo.

El área de las comunicaciones móviles, junto con Internet, es la de crecimiento más rápido dentro del sector

de las telecomunicaciones, en línea con las expectativas que se tuvieron durante su concepción. En todo el

mundo, a finales de 1998, se alcanzan ya casi los 300 millones de usuarios de telefonía móvil celular y la

previsión es alcanzar los 1.000 millones al finalizar el año 2005, una cifra superior a la de líneas de telefonía

fija que existen en la actualidad.

La explicación a este crecimiento del mercado se encuentra en el rápido avance de la tecnología, las

oportunidades comerciales que se asocian con la movilidad personal, la bajada del precio de los terminales y

de las tarifas de conexión y por tráfico. Este crecimiento tan espectacular y rápido lleva aparejado el

desarrollo e implantación de diferentes tecnologías analógicas y digitales como TDMA, CDMA, etc., y

estándares como AMPS, D-AMPS, NMT, TACS, GSM, DECT, PHS, etc. que muchas veces coexisten en el

mismo país , lo que hace que resulte complicado, además de costoso, dotar de movilidad universal a los

usuarios en sus desplazamientos.

Es por ello que está en desarrollo dentro de la UIT una nueva solución, denominada IMT-2000, uno de cuyos

estándares será el denominado UMTS, antes del año 2005, aunque algunas fases se pondrán en marcha mucho

antes.

El Foro UMTS ha definido el sistema / servicio UMTS como sigue:

El Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles (UMTS) será un sistema de comunicaciones móviles

que pueda ofrecer significativos beneficios a los usuarios, incluyendo una alta calidad y serviciosinalámbricos multimedia sobre una red convergente con componentes fijos, celulares y por satélite.

Suministrará información directamente a los usuarios y les proporcionará acceso a nuevos y novedosos

servicios y aplicaciones. Ofrecerá comunicaciones personales multimedia al mercado de masas, con

independencia de la localización geográfica y del terminal empleado (movilidad del terminal, personal y de

servicios), esto es, La tercera generación de móviles.

No cabe duda de que la movilidad generalizada, asociada a una amplia oferta de servicios de voz y datos

presenta una serie beneficios para los usuarios, pero como contrapartida, también presenta algunos problemas

ya que exige una tecnología más avanzada, interconexión entre todas las redes por las que el usuario se mueve

y unos sistemas de señalización muy potentes para garantizar la rapidez en el establecimiento de la

comunicación, la seguridad de la misma y permitir un importante flujo de datos al utilizarse aplicaciones

multimedia que demandan un gran ancho de banda.

Así, surge UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), que se está diseñando, básicamente en

Europa, como un miembro de la familia global IMT-2000 de la UIT que contempla la validez para todas las

regiones del mundo y sistemas tanto terrestres como por satélite. La estandarización de UMTS está siendo

llevada a cabo por el ETSI (Instituto Europeo de Estándares de Telecomunicación) en estrecha colaboración

con otros organismos como es la TIA (Asociación de Industrias de Telecomunicación) en Estados Unidos y la

ARIB (Asociación de las Empresas de Difusión de Radio) en Japón, que también colaboran en la definición

de los estándares de IMT-2000.



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DESPLIEGUE PROGRESIVO

A lo largo del año 2000, se introdujo progresivamente GPRS (General Packet Radio Service) en las redes

GSM para incrementar el ancho de banda del usuario hasta los 115 kbit/s, algo tenian previsto los tres

operadores actuales de nuestro mercado: Telefónica Móviles, Airtel y Amena. Con GPRS se factura por

cantidad de información transferida en lugar de por tiempo de conexión, como sucedía en las redes GSM, se

da un salto radical, pasando de conmutación de paquetes a conmutación de circuitos, con lo que el ancho debanda se aprovecha mejor. De esta manera podemos estar siempre conectados, "always on", y eliminar el

tiempo de establecimiento de la comunicación, con lo que todo irá mucho más rápido.

La (polémica) adjudicación por el Ministerio de Fomento en marzo de 2000 de las cuatro licencias

individuales B2 para la explotación del servicio de comunicaciones móviles de tercera generación, España se

convirtió en uno de los primeros países en disponer de este tipo de redes. De hecho, se fijó agosto del año

2001 como la fecha para que el servicio esté implantado, como mínimo, en las ciudades de más de 250.000

habitantes. Recientemente, durante las navidades del año 2002 el gobierno español, fue la primeraadministración en Europa, que ha decidido implantar esta tecnología de forma definitiva para agosto del año

2004. La tecnología de acceso radio, según el pliego de condiciones, para ofrecer el servicio podría ser

cualquiera de las contempladas en el International Mobile Telecommunications IMT-2000 (UMTS,

cdma2000, UWC-136...), pero al menos una de ellas debía estar reservada a la implantación de sistemas

UMTS, en cumplimiento de la decisión del Parlamento Europeo relativa a la introducción de un sistema de

comunicaciones móviles de 3G (UMTS/WCDMA). Como todos los operadores han apostado por UMTS, un

estándar apoyado por ETSI, que lleva más de 10 años de estudio y desarrollo, existirá total compatibilidad

entre las redes nacionales y, previsiblemente, las que se implanten en otros países europeos. No en vano,

difícilmente ningún operador se decantará por otra tecnología, como cdma2000, ya que ésta, aunque utilizada

en Estados Unidos, no representa un camino lógico de migración de las redes GSM, mayoritarias no sólo en

Europa, sino en todo el mundo con más de 250 millones de usuarios.

UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) es uno de los principales sistemas móviles de tercerageneración que está siendo desarrollado en el marco definido por la UIT y que se conoce como IMT-2000.

UMTS permite llevar imágenes, gráficos, comunicaciones de vídeo y otra información de banda ancha, así

como voz y datos, de manera directa a los usuarios quienes, además, mientras podrán estar desplazándose de

un lugar a otro. UMTS introduce, además de la movilidad del terminal y personal, la movilidad de servicios.

Sirva de ejemplo VHE (Virtual Home Environement) o Entorno de Residencia Habitual, consistente en la

provisión de un conjunto de servicios que tienen la misma apariencia y forma, con independencia de la red a

la que se conecten los usuarios durante sus desplazamientos.



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Desde el punto de vista físico, UMTS comprende una nueva interfaz de aire y un nuevo componente radio. El

objetivo es combinar ambos de forma modular con los nuevos elementos de red y con los elementos de las

redes fijas y móviles pre-UMTS, en el supuesto de que estas hayan realizado los procedimientos previos

necesarios para permitir la evolución. Esta filosofía permitirá que nuevas empresas establezcan redes UMTS

y que los operadores actuales de 2G dispongan de un camino de transición suave -pasando por GPRS y

EDGE- mediante la reutilización de parte de su infraestructura.

Factores para el éxito del UMTS

El éxito en una empresa de telecomunicaciones moderna depende del mercado disponible y del entorno

inversor, en el que se asumen riesgos razonables en función de las oportunidades y proyectos analizados por

los financieros.

Se esperan ocho millones de terminales en los primeros tres años de operación comercial, creciendo hasta 60

millones en 10 años. Habrá seguramente políticas de migración que asegurarán que los clientes de alto

consumo cambien, sin excesivos costes a su cargo, el anterior sistema por el nuevo, lo que permitirá que los

operadores lleguen a invertir con cierta seguridad.

Se pretende establecer un calendario para la adopción de una estrategia que facilite la consecución del

espectro necesario y que no penalice en exceso la adquisición de licencias. Esto es necesario para motivar a

operadores y fabricantes a invertir en nuevas tecnologías.

Se promueve la creación de un conjunto unificado de estándares, con interfaces abiertas que permitan

cualquier tipo de interconexión externa. Este conjunto de estándares tendrá una estructura modular que

permita la evolución de servicios y sistemas a largo plazo.

Gráfico de evolución de los clientes en importante compañía de Comunicaciones



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CONCEPTOS BÁSICOS PARA SOPORTAR EL UMTS

Hay una serie de conceptos que marcan la diferencia entre los actuales sistemas de segunda generación, GSM,

y el UMTS. Se recogen a continuación los más relevantes, que configuran en parte los requisitos de partida

para el proceso de estandarización.

VHE, Virtual Home Environment

El VHE es un concepto de sistema que permite la portabilidad de servicios en el UMTS a través de las

diferentes fronteras entre redes. Según este concepto, la red visitada emula para cada usuario particular las

condiciones de su entorno de origen.

El concepto de VHE está propuesto como la base técnica para simplificar el manejo de los servicios por parte

del usuario. Si se utilizan los terminales multimodo adecuados, los usuarios podrán conectarse a redes de

segunda y de tercera generación de forma directa.

Interfaz radio flexible

La utilización de terminales con interfaz aire programable, que cubra un amplio margen de variación en las

redes IMT2000, facilitará la provisión de servicios cuando se esté en roaming, fuera del entorno local.

Relación entre redes fijas y móviles

Hoy es ya evidente que los operadores de red futuros y los proveedores de servicio deberán ofrecer acceso a

servicios de comunicación a través de redes fijas y móviles.

Alta velocidad de transmisión

En el mundo de las tecnologías de la información, será necesario que los sistemas soporten la capacidad de

transmitir información a altas velocidades, en forma simétrica o asimétrica, según sea la necesidad,

procurando con ello una mejor utilización del espectro radioeléctrico.



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ARQUITECTURA UMTS

El equipo UMTS debe ser compatible con el de GSM ya que el cambio de una tecnología a otra ha de ser

paulatino.

Se divide en tres partes:

Los equipos de usuario

El UTRAN

La red principal (Core Network)

El UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) y el Core Network (Red principal) son consideradas la

espina dorsal de la tecnología UMTS.

Estos dos elementos están formados por todos los protocolos y modos físicos.

Gráfico: Cómo es la arquitectura UMTS



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Gráfico: Nueva red de conmutación (Core Network), distinta de la existente en GSM, se compone de dosredes independientes, una para voz (conmutación de circuitos) y otra para datos (conmutación de paquetes).

UTRAN

El UTRAN consiste en un conjunto de Subsistemas de redes de radio (RNS) que son el modo de

comunicación de la red UMTS.

Un RNS ofrece la localización y liberación de recursos de radio específicos para establecer modos de

conexión. Un RNS es responsable de los recursos y de la transmisión / recepción en un conjunto de celdas. Un

RNS está compuesto de un RNC, y uno o varios nodos B.

El sistema UTRAN ha sido desarrollado para alcanzar altas velocidades de transmisión. Nuevos tipos detransferencia de datos y algoritmos ayudan a alcanzar esta velocidad. El terminal está conectado a una

Estación Base Transmisora (BTS) o lo que ahora llamaremos NODO B. El nodo B crea, mantiene, y envía un

enlace de radio en cooperación con el terminal. Es decir, es el componente responsable de la transmisión y

recepción radio entre el terminal y una o más celdas UMTS. Conecta via W-CDMA Uu radio interface, con el

UE, y con el RNC via el Iub de forma asincrona (ATM), el Nodo B es un punto terminal de la red ATM.

El Controlador de la red de radio (RNC) es responsable de todo el control de los recursos lógicos de una BTS.



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Gráfico: Ejemplo de Airtel.

Es el nodo Wireless Gateway (WG) quien se encarga de realizar la separación entre circuitos y paquetes. La3G MSC realiza la conmutación de circuitos y los nodos SGSN (funcionalidad incluida en el WG) y GGSN se

encargan de la conmutación de paquetes. El 3G HLR es el equipo que se encarga de gestionar una base de

datos permanente que contiene los perfiles de suscripción de todos los abonados de la red de 3G.

PROTOCOLOS DE LA CAPA DE APLICACIÓN.

Están definidos para especificar la señalización y el control de UTRAN. Veamos el control ilustrado en la

figura siguiente, usando control UTRAN y UE.

Gráfico: protocolo para la arquitectura Iu RANAP



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Iu: Radio Acces Network Application Part (RANAP)

Este protocolo provee de una señalización específica y de control de UTRAN sobre Iu, un subconjunto de

funciones de RANAP son las siguientes:

RAB( Overall radio acces bearer) incluye su instalación y el mantenimiento.

Manejo de las conexiones de Iu. Transport of nonaccess stratum(NAS): información entre el UE y el CN, por ejemplo, NAS contiene el

control de la movilidad su señalización y el control del broadcast de la información.

Realiza el cambio de información de UE entre RNC y CN

Pasa los reconocimientos desde CN hasta UE

Maneja la situación de error y sobrecarga.

Iur: Radio Network Sublayer Application Part (RNSAP)

La señalización sobre UTRAN y su control sobre esta interface contienen las siguientes partes:

Manejo de los enlaces de radio tanto físicos como los recursos de los canales de transporte.

Paging

Resituación SRNC Medición de los recursos ocupados.

Iub: Nodo B Pare de Aplicación (NBAP)

Incluye las siguientes características:

Manejo de los canales, recursos comunes y de los radio enlaces.

Configuración como celdas

Medición, manejo y control

Sincronización (TDD)

Trata situaciones de error



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Uu: Radio Resource Control (RRC)

Esta capa maneja el control de las señales sobre Uu entre UE y UTRAN, alguna de las funciones ofrecidas

son:

Broadcast de la información

Manejo de las conexiones entre el UE y UTRAN que incluye su establecimiento mantenimiento yrelaciones.

Manejo de las radio “bearears” las cuales incluyen su establecimiento, mantenimiento, realciones y la

correspondiente conectividad.

Control del ciphering

Control de potencia (Outer loop)

Protección de la integridad del mensaje

Timing advance en el modo TDD

Medición de UE para evaluaciones

Paging y Notificaciones

Hay dos modos de operación definidos por UE el modo IDLE y el dedicado.

En el modo IDLE, la entidad de UE’s RCC es el Nodo B, mientras que en el modo dedicado es el SRNC.

Protocolos de capas superiores conforman las tareas de control y señalización en la parte alta de RCC. EL

(MM) mobility management y el control de las llamadas (CC) están definidos en las especificaciones de

GSM.



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UMTS Y SU ANTECESOR GPRS

Una vez visto un poco como es y como funciona el UMTS a nivel de Aplicación y el porque de su necesidad

veamos las similitudes y diferencias que tiene con el GPRS que es el sistema actual de telefonía móvil.



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Diferencias entre GPRS Y UMTS:

Evolución de los sistemas:



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BIBLIOGRAFIA

http://conocimientoswirelessnetworkdesign.blogspot.com/2011/03/caracteristicas-y-

arquitectura-umts.html

http://www.interactic.org.co/index.php?option=com_content&view=article&id=2017:evol

uciondelaarquitecturaumtsv3&catid=2:articulos-de-interes&Itemid=9 http://hosting.udlap.mx/profesores/luisg.guerrero/Cursos/MaterialGeneraldeApoyo/simu

ladortramas/UMTS/arquitectura1.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/UMTS.

[PPT] Diapositiva 1Formato de archivo: Microsoft Powerpoint - Ver en versión HTML

La complejidad de la red UMTS implica que una optimización eficiente .... Diferentes

niveles de capas que se utilizan, para la generación de mapas 2D y 3D ...

trajano.us.es/~fornes/RSR/2005/UMTS/Presentaci¢nUMTS.ppt

[PPT] Diapositiva 1Formato de archivo: Microsoft Powerpoint - Vista rápida

Capa de Transporte. Capa Física. Un codificador/decodificador que ... Arquitectura del

sistema UMTS. -Estructura de redes compuesta por dos grandes subredes ...

pablodeolavide.dynalias.com/adeubeda/.../08%20.../Presentacion.ppt

http://bieec.epn.edu.ec:8180/dspace/bitstream/123456789/1204/5/T%2011071%20CAP

%C3%8DTULO%202.pdf

http://www.webelectronica.com.ar/news28/nota01.htm

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